現(xiàn)代化學(xué)及能源7

1、目前全世界使用的能源目前全世界使用的能源90% 90% 取自化石燃料，即取自化石燃料，即煤炭、石油和天然氣，它們經(jīng)歷了上億年的時煤炭、石油和天然氣，它們經(jīng)歷了上億年的時間才得以生成，因此是不可在生能源。間才得以生成，因此是不可在生能源。從探明的儲量分析，現(xiàn)在地球上的煤炭、石油從探明的儲量分析，現(xiàn)在地球上的煤炭、石油和天然氣的總儲量分別為：和天然氣的總儲量分別為：石石 油：油：1 1萬億桶萬億桶天然氣：天然氣：120120萬億立方米萬億立方米煤煤 炭：炭：1 1萬億噸萬億噸按照全世界對化石燃料的消耗速度計算，這些能源可供按照全世界對化石燃料的消耗速度計算，這些能源可供人類使用的時間大約還有：人類

2、使用的時間大約還有：儲量有限的化石燃料儲量有限的化石燃料我國一次能源消費(fèi)總量從我國一次能源消費(fèi)總量從19781978年的年的5.35.3億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，上升到噸標(biāo)準(zhǔn)煤，上升到20022002年的年的14.314.3億噸標(biāo)億噸標(biāo)煤。在煤。在20042004年，我國石油消費(fèi)量達(dá)年，我國石油消費(fèi)量達(dá)3 3億噸，億噸，其中進(jìn)口其中進(jìn)口1 1億噸，估計到億噸，估計到20202020年，我國石年，我國石油消費(fèi)量要達(dá)油消費(fèi)量要達(dá)4.54.5億噸，其中進(jìn)口量要達(dá)億噸，其中進(jìn)口量要達(dá)2.72.7億噸，到億噸，到20502050年，我國石油消費(fèi)量要年，我國石油消費(fèi)量要達(dá)達(dá)6 6億噸，其中進(jìn)口量要達(dá)億噸，其中進(jìn)口量要

3、達(dá)4 4億噸，相當(dāng)億噸，相當(dāng)于目前美國的石油進(jìn)口量。于目前美國的石油進(jìn)口量。大慶油田大慶油田從從19601960年至年至20022002年累計生產(chǎn)原油年累計生產(chǎn)原油1717多億噸。多億噸。2727年穩(wěn)產(chǎn)在年穩(wěn)產(chǎn)在50005000萬噸萬噸/ /年以上。年以上。 19971997年最高產(chǎn)量為年最高產(chǎn)量為56005600萬噸萬噸/ /年年 20022002年為年為50135013萬噸萬噸/ /年年 20032003年計劃產(chǎn)量年計劃產(chǎn)量48304830萬噸萬噸/ /年年 進(jìn)入遞減開采期。進(jìn)入遞減開采期。 化工報化工報2003-1-18-12003-1-18-1據(jù)美國石油業(yè)協(xié)會估計，在據(jù)美國石油業(yè)協(xié)會估

4、計，在20502050年之年之前，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將越來越多地依前，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將越來越多地依賴煤炭。其后在賴煤炭。其后在22502250到到25002500年之間，年之間，煤炭也將消耗殆盡，礦物燃料供應(yīng)枯煤炭也將消耗殆盡，礦物燃料供應(yīng)枯竭。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的天然氣也將竭。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的天然氣也將在在20202020年被用完；而發(fā)展中國家在年被用完；而發(fā)展中國家在20602060年也將會發(fā)生天然氣短缺。年也將會發(fā)生天然氣短缺。2、我國的能源結(jié)構(gòu)、我國的能源結(jié)構(gòu)1、我國和世界的能源消耗、我國和世界的能源消耗汽油性能的表征汽油性能的表征辛烷值辛烷值辛烷值是汽油抗暴性能的間接量度辛烷值是汽油抗暴

5、性能的間接量度提高汽油辛烷值的方法：提高汽油辛烷值的方法：1.1.提高異辛烷的含量提高異辛烷的含量鉑錸重整鉑錸重整2.2.加少量的四乙基鉛加少量的四乙基鉛Pb(C2H5)2無鉛汽油與無鉛抗爆劑無鉛汽油與無鉛抗爆劑 目前，取代四乙基鉛的物質(zhì)主要有：芳香烴目前，取代四乙基鉛的物質(zhì)主要有：芳香烴類、甲基叔丁基醚類、甲基叔丁基醚MTBE，CH3O(CH3)3、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基錳三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基錳（MMT）、醇類等，其中以、醇類等，其中以MTBE用量最大。用量最大。無鉛汽油不等于無害汽油無鉛汽油不等于無害汽油“Flaming ice”: natural gas hydrate20

6、世紀(jì)90年代中葉的一天，一艘加拿大拖網(wǎng)漁船在太平洋岸邊作業(yè)時，一網(wǎng)打上來2噸多重白花花似冰雪般的東西，其間還夾雜著幾條奇形怪狀的魚。漁民不知道這些白花花的是什么東西，對那幾條從未謀過面的怪魚也是敬而遠(yuǎn)之，趕緊把它們?nèi)踊氐胶＠?。誰知這時又出現(xiàn)了怪事：那些白花花的東西入水后就開始融化，而且伴隨著它們?nèi)诨忻俺隽嗽S多帶有臭雞蛋味的氣泡。這是漁民們從未見過的情景，他們嚇壞了此事引起了科學(xué)界的重視：科學(xué)家通過將這一發(fā)現(xiàn)與1930在西伯利亞凍土帶，1990年在墨西哥灣，1995年在日本四國海槽的類似發(fā)現(xiàn)聯(lián)系在一起進(jìn)行分析，認(rèn)為這種白花花的物質(zhì)應(yīng)該是在深海低溫高壓特定環(huán)境下生成的一種特殊物質(zhì)“可燃冰”。自

7、此，“可燃冰”引起了世界科學(xué)界的廣泛關(guān)注，其中自然也包括我國?？煽?燃燃 冰簡介冰簡介天然氣水合物，也稱氣體水合物（gashydrate），是由天然氣與水分子在高壓（100大氣壓或10MPa）和低溫（010）條件下結(jié)合而成的一種固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。因天然氣中有80%90%的成分是甲烷，故也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物（methanehydratemethanegashydrate）。1立方米可燃冰可轉(zhuǎn)化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。科學(xué)家估計，海底可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，占海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。氣體水合物氣體水合物水-水：氫鍵 (hyd

8、rogen bond)水分子“籠子 (cavity)”氣體分子：CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2, 外觀為類冰晶體非化學(xué)計量的包合物 (clathrate)我國南海可燃冰實(shí)物我國南?？扇急鶎?shí)物這是夾雜著白色顆粒狀這是夾雜著白色顆粒狀“可燃冰可燃冰”的海底沉積物的海底沉積物“可燃冰可燃冰”釋放的氣體能夠在空氣中燃燒釋放的氣體能夠在空氣中燃燒(資料照片資料照片)。2003年前，風(fēng)電發(fā)展緩慢一個人裝修房子，當(dāng)衛(wèi)生間的所有衛(wèi)浴設(shè)備都安好后，卻突然發(fā)現(xiàn)沒有打通下水道。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)就處于這樣一個尷尬的境地，大量風(fēng)電場建成后，卻苦于找不到接入

9、電網(wǎng)，產(chǎn)出無法送到用戶手中。這種尷尬顯然不是無知與疏忽大意能解釋的。實(shí)際上在2003年之前，我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展都還處于平緩狀態(tài)。1985年，我國開始相續(xù)引進(jìn)丹麥、德國等國家的風(fēng)電設(shè)備，但只是小范圍試點(diǎn)。1995年，原電力工業(yè)部曾提出2000年風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)到100萬千瓦的目標(biāo)，但2004年卻只完成了76.4萬千瓦?？蓛H一年后，這個數(shù)字就變成了126萬千瓦，4年后突破894萬千瓦。而如今內(nèi)蒙、甘肅等省的胃口已經(jīng)奔向千萬千瓦去了，甚至連云南這樣不具備風(fēng)能優(yōu)勢的省份也上馬項(xiàng)目。04年前后，政策刺激下瘋狂上馬2004年前后是中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)折時刻，相續(xù)有政策利好釋出。在“十一五”的風(fēng)能指標(biāo)計劃中，國家計

10、劃推出1000萬千瓦的裝機(jī)容量。而發(fā)改委亦打破特許，下放了5萬千瓦級以下項(xiàng)目的審批權(quán)，這實(shí)際上給地方開了一個口子，很多地方政府將風(fēng)電項(xiàng)目拆分成若干個小于5萬千瓦的項(xiàng)目，以此逃避審查。據(jù)報道，內(nèi)蒙古一地方政府就將一片40萬千瓦的風(fēng)電場，拆分成8個4.95萬千瓦的風(fēng)電場核準(zhǔn)給同一家公司開發(fā)。地方熱衷風(fēng)電項(xiàng)目最重要的原因，是2006年國家頒布的可再生能源法，其中對風(fēng)電項(xiàng)目的扶持多少有過頭的嫌疑，該法要求：電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)全額收購可再生能源，為了支持新能源發(fā)展，新能源發(fā)電的上網(wǎng)電價也比傳統(tǒng)電源要高。這種扭曲價格的政策行為，給予了風(fēng)電投資者們極強(qiáng)的信心。產(chǎn)多少賣多少，這是天下最大的好事。雖然虧損，但仍趨之若

11、鶩風(fēng)電突然“發(fā)力”始于2005年國家可再生能源法的出臺。這部于今年1月1日起施行的法律給風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)描繪出了一幅美好的前景。各大公司像跑馬圈地，一窩蜂地上，爭項(xiàng)目、爭設(shè)備。趨之如騖的投資者在招標(biāo)時亮出“跳樓價”，使很多風(fēng)電項(xiàng)目仍處于虧損狀態(tài)。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策有著極強(qiáng)的計劃色彩，這使得國內(nèi)不少風(fēng)電廠距離電網(wǎng)都有數(shù)百公里的距離，管道建設(shè)需要費(fèi)用。高額的輸電成本和低廉的買電國家定價，電網(wǎng)巨頭們對此自然沒興趣，因而政策優(yōu)惠就很難落實(shí)到風(fēng)電企業(yè)上。根據(jù)2009年電監(jiān)會中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研報告顯示，我國多數(shù)項(xiàng)目等效滿負(fù)荷運(yùn)行小時數(shù)遠(yuǎn)低于設(shè)計值，但這仍未能阻止風(fēng)電熱。據(jù)悉，山東魯能、三峽等大型國企都有意將風(fēng)電作

12、為未來重要業(yè)務(wù)。而內(nèi)蒙古更制定了2010達(dá)到500萬千瓦的目標(biāo)，有意思的是中央對內(nèi)蒙的規(guī)劃才100萬千瓦?！扒鍧嵃l(fā)展機(jī)制”讓風(fēng)電再熱？是什么原因驅(qū)使它們?nèi)プ鲞@筆看似無利可圖的買賣呢？一個可能的原因是：國際間碳交易。在全球減排的趨勢下，中國風(fēng)電又抓住了一根救命稻草。2005年開始的“清潔發(fā)展機(jī)制”，是京都議定書下針對發(fā)展中國家的一個彈性機(jī)制。因?yàn)橛行┌l(fā)達(dá)國家不愿降低生活標(biāo)準(zhǔn)，且通過技術(shù)減排的空間已經(jīng)很小，于是該機(jī)制允許一些發(fā)達(dá)國家可以通過幫助發(fā)展中國家減排，來抵消自身的減排指標(biāo)。具體而言，如果一個發(fā)展中國家的項(xiàng)目能得到認(rèn)證并證明其達(dá)到了減排效果，便能得到減排認(rèn)證，一噸二氧化碳排放指標(biāo)等于一個減排

13、認(rèn)證。而發(fā)達(dá)國家為每個減排認(rèn)證所支付的價格在10到15美元之間。據(jù)分析，中國已成為這項(xiàng)機(jī)制最大的受益者，共獲得了1.53億碳信用額，占到了“清潔發(fā)展機(jī)制”所發(fā)放認(rèn)證的一半以上。中國眾多企業(yè)從中獲利，比如重慶市的企業(yè)，截止去年底，該市企業(yè)得到聯(lián)合國認(rèn)可的減排總量為184萬噸，以時價計便可獲得碳交易1.25億元，除此之外，他們還有30個項(xiàng)目近860萬噸的減排量正在等待聯(lián)合國認(rèn)證，這筆錢共值5.85億元。而重慶并非申請獲得碳交易最積極的省份。中國風(fēng)電從減排中嘗到“甜頭”風(fēng)電行業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)，自然不會放過這個創(chuàng)收機(jī)會，實(shí)際上行業(yè)內(nèi)對此也毫不避諱，在行業(yè)網(wǎng)站中國能源網(wǎng)的一篇報道中，文章開宗明義寫到：投

14、資新能源項(xiàng)目，不僅利于環(huán)境，還能通過碳交易創(chuàng)收。該文介紹：浙江省第一個大型風(fēng)電項(xiàng)目慈溪風(fēng)電成為新能源“綠色效益”的受益者。該風(fēng)電場已累計發(fā)電7000萬千瓦時，碳交易創(chuàng)收約445萬元。在具體執(zhí)行中，該廠的減排量計算，是以廠實(shí)際發(fā)電量作為依據(jù)，據(jù)測算，慈溪風(fēng)電場一期風(fēng)電項(xiàng)目全年可發(fā)電1.1億千瓦時。與相同發(fā)電量的燃煤火電比，每年可節(jié)約標(biāo)煤3.18萬噸，減少排放二氧化碳約9萬噸，節(jié)約淡水27萬立方米。換一句話說，在單位產(chǎn)量所獲得的減排量不變的情況下，你的產(chǎn)量越大，獲得的減排量就越大，碳交易的收入就越多，這無疑有利于中國風(fēng)電業(yè)的建設(shè)熱情。在許多風(fēng)電行業(yè)網(wǎng)站中，探討企業(yè)如何從碳交易中獲利的專題文章還有很

15、多，可見中國企業(yè)對此的熱衷。聯(lián)合國指責(zé)中國企業(yè)騙取資金從各種新聞報道來看，中國部分電企進(jìn)入“清潔發(fā)展機(jī)制”的目的本末倒置，“清潔發(fā)展機(jī)制”的一個原則是，該項(xiàng)目必須證明在沒有外部投資就不會開展的情況下，才能獲得認(rèn)證。也就是說，發(fā)達(dá)國家給中國提供資金，目的是幫助中國發(fā)展本來不能發(fā)展的節(jié)能產(chǎn)業(yè)。但中國部分企業(yè)卻將國外資金當(dāng)成了發(fā)展風(fēng)電的一個補(bǔ)充或投資，甚至借此盈利。國際上對于中國的質(zhì)疑一直沒有停止過，終于在2009年哥本哈根大會前夕，聯(lián)合國停止了對中國50家風(fēng)電項(xiàng)目申請信用額度的審批，這50家企業(yè)多數(shù)為大型國企及其下屬公司。聯(lián)合國專家懷疑中國正在利用產(chǎn)業(yè)政策來騙取碳交易資金。事情的直接起因，是200

16、9年7月發(fā)改委對風(fēng)電電價的新規(guī)定，該規(guī)定實(shí)行定額上網(wǎng)電價，取消了招標(biāo)制度，四類資源區(qū)標(biāo)桿電價分別為每千瓦時（度）0.51元、0.54元、0.58元、0.61元。據(jù)報道，有聯(lián)合國專家認(rèn)為，該規(guī)定是在有意降低上網(wǎng)電價，從而加劇風(fēng)電行業(yè)的經(jīng)營困難，使得眾多企業(yè)符合“清潔發(fā)展機(jī)制”的門檻。中國對此自然是強(qiáng)烈反對，并強(qiáng)調(diào)調(diào)低電價，是出于宏觀調(diào)控的考慮，與獲取資金無關(guān)。這場風(fēng)波隨著哥本哈根大會的落幕而暫時平息，但它也有助于人們思考這樣一個問題：在上網(wǎng)電價不高，企業(yè)利潤率低的情況下，為什么還有這么多企業(yè)愿意投資風(fēng)電，而且多數(shù)為大型國企。至少三分之一設(shè)備閑置前文已經(jīng)說到，我國大量風(fēng)電項(xiàng)目距離電網(wǎng)過遠(yuǎn)，而與火電

17、并網(wǎng)也面臨重重技術(shù)困難，至今難以克服，這使得多數(shù)項(xiàng)目處于閑置狀態(tài)，譬如內(nèi)蒙卓資縣去年總裝機(jī)容量達(dá)到10萬千瓦時，但由于電網(wǎng)送出系統(tǒng)的能力太差，電廠發(fā)出的電在當(dāng)?shù)叵煌?，外送也送不出去。近一半的風(fēng)電機(jī)組閑置，只有2/3的風(fēng)電能夠上網(wǎng)。內(nèi)蒙古發(fā)改委官員曾透露：“目前內(nèi)蒙風(fēng)能資源的格局是：1/3已開發(fā)、1/3在開發(fā)、1/3被閑置?！比种婚e置，這也和全國其它省份的狀況接近。違背“廠網(wǎng)分離”原則由于風(fēng)電發(fā)電量較小，約相當(dāng)于火電同等裝機(jī)的40%左右，在相同電網(wǎng)等級條件下，對風(fēng)電的線路投資會在很大程度上影響電網(wǎng)的投資效益。因而電網(wǎng)公司對為風(fēng)電新增線路并不積極。在這種情況下，不少風(fēng)電廠采取了變通手段，他

18、們邀請電網(wǎng)巨頭們?nèi)牍娠L(fēng)電項(xiàng)目，直接參與電場投資，用利益捆綁來促進(jìn)他們對電網(wǎng)的投資。然而這種變通手段，顯然與“廠網(wǎng)分離”的電改方向違背。威脅電網(wǎng)穩(wěn)定與安全另一個常被人們忽視的威脅是，現(xiàn)有電網(wǎng)的格局，使得風(fēng)能反而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。原則上，風(fēng)電占電網(wǎng)的總量不能大于5%，一旦超過，就會影響電網(wǎng)質(zhì)量，其原因很多，比如風(fēng)電不像火電、水電一樣穩(wěn)定，風(fēng)電依賴自然風(fēng)，總是時有時無。此外，我國風(fēng)能資源主要分布在東北、西北和華北地區(qū)，如內(nèi)蒙、甘肅，而這些地方往往是電網(wǎng)覆蓋面最低的，國家電網(wǎng)專家胡兆光就表示：“這些地方一旦電場同時發(fā)電，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)就將崩潰?！北M管國家電網(wǎng)已經(jīng)承諾了要在這些地區(qū)建設(shè)更多電網(wǎng)，但建設(shè)速度，恐怕

19、很難趕上風(fēng)電的發(fā)展規(guī)模。更尷尬的是，它或許并不環(huán)?，F(xiàn)有電網(wǎng)不能吸收足夠風(fēng)電還產(chǎn)生了另外一些尷尬，前文提到了最近引發(fā)關(guān)注的酒泉風(fēng)電廠，酒泉市計劃到2015年安裝總發(fā)電能力為1270萬千瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)，甚至超過中國當(dāng)前的核電能力。但與此同時，由于擔(dān)心風(fēng)電的輸送不足，當(dāng)?shù)卣鞙?zhǔn)備建設(shè)920萬千瓦的新燃煤發(fā)電能力，以備不時之需。為發(fā)展清潔能源而準(zhǔn)備高污染的燃料做后備，這局面多少有些喜劇效果。而據(jù)一些專家的分析，酒泉市這些新增燃煤的發(fā)電力，已相當(dāng)于匈牙利的全國發(fā)電能力。人們通常認(rèn)為風(fēng)輪機(jī)外觀不雅，會破壞美景，殊不知它們展示出的力與美也能激動人心。以下就是衛(wèi)報為讀者收集的一組圖片，它們顯示出了風(fēng)能獨(dú)有的

20、美感風(fēng)能之美在新西蘭塔拉魯瓦區(qū)，當(dāng)?shù)伛R納瓦圖山的山頂既矗立著風(fēng)輪機(jī)又有綿羊的身影出現(xiàn)。這座風(fēng)電場提供的電能足以滿足14.5萬個家庭需要。西班牙西北部的盧戈山山頂，風(fēng)輪機(jī)在如夢似幻的冰雪勝境中一字排開德國北部的費(fèi)馬恩島上，風(fēng)輪機(jī)與傳統(tǒng)的田園景色相依相伴德國東部地區(qū)哈雷的工人們攀上100米的高空為機(jī)器設(shè)備安裝一臺2.3MW的風(fēng)輪機(jī)。這部機(jī)器是德國風(fēng)輪機(jī)制造商恩德（Nordex）的產(chǎn)品。近年來，德國政府積極地推動了風(fēng)能的應(yīng)用，該國的風(fēng)電設(shè)備制造公司也正迎來全球性的市場需求劇增局面。由丹麥維斯塔斯公司生產(chǎn)的風(fēng)輪機(jī)葉在半明半暗的光線中看來外形極為特別。維斯塔斯公司是世界上最大的風(fēng)輪機(jī)制造商。由于印度目前

21、正在國內(nèi)推廣可再生能源，該公司計劃擴(kuò)大近一倍的產(chǎn)能以生產(chǎn)印度所需要的設(shè)備蘇格蘭愛丁堡，英國再生裝置公司生產(chǎn)的勁風(fēng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)入最后安裝階段，工程結(jié)束前裝上一個微型風(fēng)輪。照片上是新型風(fēng)輪機(jī)離岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)NOVA（離岸垂直軸）。截至2020年，英國安裝的Nova風(fēng)輪機(jī)將提供1GW電量。太陽能即太陽輻射能，它是太陽內(nèi)部連太陽能即太陽輻射能，它是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。太陽能資源特點(diǎn)o總量最大取之不盡，用之不竭（應(yīng)對能源危機(jī)）o分布最廣遍布世界各地（應(yīng)對傳統(tǒng)能源的區(qū)域差異和貿(mào)易壁壘）o最清潔利用過程中不會產(chǎn)生任何污染，也不會產(chǎn)生廢棄物（應(yīng)對環(huán)境惡化）

22、o能源品位低需要一定的面積保證（通常認(rèn)為在不考慮地球大氣吸收的情況下，太陽能的功率是1.39千瓦每平米 ）o有不穩(wěn)定因素多數(shù)利用方式受天氣狀況影響太陽能資源分布我國太陽能分布及特點(diǎn)中國絕大多數(shù)地區(qū)的太陽能資源豐富具有得天獨(dú)厚的資源條件!太陽光譜圖太陽光譜圖地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為為1367kw/m1367kw/m2 2。地球赤道的周長為。地球赤道的周長為40000km40000km，從而可計算出，地球，從而可計算出，地球獲得的能量可達(dá)獲得的能量可達(dá)172,500TW172,500TW。也。也就是說太陽每秒鐘照射到地球上就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于

23、的能量就相當(dāng)于500500萬噸煤。萬噸煤。目前人類所能夠使用的能源形式目前人類所能夠使用的能源形式美國美國科學(xué)美國人科學(xué)美國人雜志在雜志在19711971年年7 7月刊刊登月刊刊登的的“地球的能量資源地球的能量資源”一文中提供了如下數(shù)據(jù)，一文中提供了如下數(shù)據(jù)，到達(dá)地球的太陽輻射能的主要幾條去路：到達(dá)地球的太陽輻射能的主要幾條去路：1直接反射直接反射52000109kJ/s2以熱能形式離開地以熱能形式離開地球球81000109 kJ/s3水循環(huán)水循環(huán)40000109 kJ/s4大氣循環(huán)大氣循環(huán)370109 kJ/s5光合作用光合作用40109 kJ/s太陽能能量流向示意圖太陽能能量流向示意圖對太

24、陽能的間接利用對太陽能的間接利用（1 1）通過光合作用的形式利用太陽能）通過光合作用的形式利用太陽能太陽能的間接利用太陽能的間接利用煤炭煤炭當(dāng)代工業(yè)的糧食當(dāng)代工業(yè)的糧食石油石油當(dāng)代工業(yè)的血液當(dāng)代工業(yè)的血液天然氣天然氣最清潔的化學(xué)能源最清潔的化學(xué)能源可燃冰可燃冰未來的新能源未來的新能源生物質(zhì)能生物質(zhì)能前景廣闊的綠色能源前景廣闊的綠色能源太陽能利用方式及其產(chǎn)品 光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng) 熱水器、干燥器、采暖和制冷、太陽房、太陽灶和高溫爐、海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具 各種規(guī)格類型的太陽電池板和供電系統(tǒng)。太陽光化學(xué)轉(zhuǎn)換太陽光熱轉(zhuǎn)換太陽光電轉(zhuǎn)換1 1、對太陽

25、能直接利用的形式、對太陽能直接利用的形式（1 1）對可見光的利用）對可見光的利用主要的利用途徑是光電轉(zhuǎn)換，即把太陽能主要的利用途徑是光電轉(zhuǎn)換，即把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能。這是人們目前對太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能。這是人們目前對太陽能利用的主要方式之一。太陽能電池就屬于利用的主要方式之一。太陽能電池就屬于這種轉(zhuǎn)換方式。傳統(tǒng)的太陽能電池利用太這種轉(zhuǎn)換方式。傳統(tǒng)的太陽能電池利用太陽光中高達(dá)九成以上的可見光。陽光中高達(dá)九成以上的可見光。 太陽能電池太陽能電池太陽能電池主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，利用光照太陽能電池主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，利用光照產(chǎn)生電子空穴對，在產(chǎn)生電子空穴對，在PNPN結(jié)上可以產(chǎn)生光電流、光結(jié)上

26、可以產(chǎn)生光電流、光電壓的現(xiàn)象（光伏效應(yīng)），實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。硅是電壓的現(xiàn)象（光伏效應(yīng)），實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。硅是最合適最理想的太陽能電池材料。最合適最理想的太陽能電池材料。推進(jìn)艙推進(jìn)艙軌道艙軌道艙附加艙附加艙通訊艙通訊艙太陽能電池太陽能電池太陽能電池太陽能電池按照所用材料的不同：按照所用材料的不同：o硅太陽能電池硅太陽能電池( (單晶硅、多晶硅、非晶硅）單晶硅、多晶硅、非晶硅） （光電轉(zhuǎn)化效率高，成本高，制備工藝復(fù)雜！）（光電轉(zhuǎn)化效率高，成本高，制備工藝復(fù)雜?。﹐以無機(jī)鹽如砷化鎵、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材以無機(jī)鹽如砷化鎵、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池料的電池 （鎘：劇毒。銦、硒：稀有元素

27、）（鎘：劇毒。銦、硒：稀有元素）o功能高分子材料制備的大陽能電池功能高分子材料制備的大陽能電池 （處于研發(fā)初期、轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短）（處于研發(fā)初期、轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短）o染料敏化納米晶體太陽能電池染料敏化納米晶體太陽能電池 （正在研發(fā)）（正在研發(fā)）染料敏化太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)染料敏化太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)制成透明的產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣制成透明的產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣在各種光照條件下使用；在各種光照條件下使用；光的利用效率高；光的利用效率高；對光陰影不敏感；對光陰影不敏感；可在很寬溫度范圍內(nèi)正常工作可在很寬溫度范圍內(nèi)正常工作葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體的結(jié)構(gòu)納米晶半導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相納米晶半導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于葉綠體的內(nèi)囊

28、體，起當(dāng)于葉綠體的內(nèi)囊體，起著支撐敏化劑染料分子、著支撐敏化劑染料分子、增加吸收太陽光的面積和增加吸收太陽光的面積和傳遞電子的作用。傳遞電子的作用。敏化劑染料分子相當(dāng)于葉敏化劑染料分子相當(dāng)于葉綠體中的葉綠素，起著吸綠體中的葉綠素，起著吸收太陽光光子的作用。收太陽光光子的作用。染料敏化太陽能電池和植物的光合作用染料敏化太陽能電池和植物的光合作用太陽能電池的發(fā)展方向太陽能電池的發(fā)展方向o材料與器件結(jié)構(gòu)的研究與開發(fā)材料與器件結(jié)構(gòu)的研究與開發(fā)n各種太陽能電池材料研究各種太陽能電池材料研究n雜質(zhì)與缺陷的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性影響雜質(zhì)與缺陷的轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性影響n使用薄膜技術(shù)和剝離技術(shù)。使用薄膜技術(shù)和剝離技術(shù)。

29、n大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)o跟蹤與聚光跟蹤與聚光o儲電及儲電及并網(wǎng)發(fā)電結(jié)合并網(wǎng)發(fā)電結(jié)合n并網(wǎng)發(fā)電已占并網(wǎng)發(fā)電已占50%50%n以建成多個兆瓦級的電站，以建成多個兆瓦級的電站，100MW100MW規(guī)模規(guī)模VSVS太陽能熱發(fā)電站太陽能熱發(fā)電站o與建筑物結(jié)合與建筑物結(jié)合n架設(shè)太陽電池組件架設(shè)太陽電池組件o日本：日本：1994-20001994-2000年年 2 2萬套屋頂光伏系統(tǒng)萬套屋頂光伏系統(tǒng)185MW 185MW ；七萬屋頂計劃；七萬屋頂計劃 280M280Mo美國：美國：1997201019972010年年 百萬屋頂計劃百萬屋頂計劃 3025MW 3025MW 發(fā)電成本發(fā)電成本

30、6 6美分美分n集成在建筑材料上集成在建筑材料上o曲線形屋頂瓦、垂直幕墻、窗用玻璃曲線形屋頂瓦、垂直幕墻、窗用玻璃太陽能發(fā)電站太陽能發(fā)電站太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由由太陽電池陣列、貯能蓄太陽電池陣列、貯能蓄電池、防反充二極管、充電池、防反充二極管、充電控制器及逆變器、測量電控制器及逆變器、測量設(shè)備設(shè)備等組成。等組成。 太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電站一旦建成，不需要運(yùn)行站一旦建成，不需要運(yùn)行投資即能運(yùn)用投資即能運(yùn)用, ,但初期投資但初期投資較高。較高。 加利福尼亞一家太陽加利福尼亞一家太陽能發(fā)電站中的太陽能能發(fā)電站中的太陽能反射裝置反射裝置我國光伏的發(fā)展進(jìn)程1958年開始研究太陽電池

31、1971年成功地首次應(yīng)用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上，1973年開始將太陽電池用于地面在“六五” 和“七五” 期間，國家開始對光伏工業(yè)和光伏市場的發(fā)展給以支持。“七五”期間，國內(nèi)先后從國外引進(jìn)了多條太陽電池生產(chǎn)線使得我國太陽電池的生產(chǎn)能力猛增到 4.5MWp年2000年，我國太陽電池年產(chǎn)量已達(dá)3MWp，累計用量已超過15MWp 與國際蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電相比，中國落后國際發(fā)達(dá)國家10一15年，也已明顯落后子印度、臺灣。 光伏發(fā)電的制度障礙光伏發(fā)電的制度障礙v現(xiàn)有電力管理體制不利于光伏發(fā)電的跨省交易： 雖然內(nèi)蒙有著豐富的電力資源，目前年發(fā)電量已達(dá)到l億KWH的水平，但基本上只能在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)銷售。因?yàn)?/p>

32、國營電力公司在內(nèi)蒙古電網(wǎng)內(nèi)只有很小的所有權(quán)，所以，國家電力公司就不愿意達(dá)成把電力從內(nèi)蒙古送向該地區(qū)以外需要電力的中心地區(qū)的協(xié)議。v現(xiàn)有電價形成機(jī)制不利于光伏發(fā)電高出成本的合理分?jǐn)偅?目前，電力公司提高零售價格需要中央政府的批準(zhǔn)，而且收費(fèi)在某種程度上是硬性規(guī)定的，沒必要與生產(chǎn)的成本掛鉤。這樣，電網(wǎng)就不能把較高的成本轉(zhuǎn)給消費(fèi)者，即使消費(fèi)者愿意負(fù)擔(dān)這個較高的成本。返回 認(rèn)清產(chǎn)業(yè)環(huán)境認(rèn)清產(chǎn)業(yè)環(huán)境（2 2）對紅外線的利用）對紅外線的利用主要的利用途徑是光熱轉(zhuǎn)換，即把太陽主要的利用途徑是光熱轉(zhuǎn)換，即把太陽能直接轉(zhuǎn)變成熱能。能直接轉(zhuǎn)變成熱能。太陽能熱利用可分為：低溫?zé)崂?、中溫?zé)崽柲軣崂每煞譃椋旱蜏責(zé)崂?/p>

33、用、中溫?zé)崂煤透邷責(zé)崂?。利用和高溫?zé)崂?。低溫?zé)崂茫旱蜏責(zé)崂茫褐袦責(zé)崂茫褐袦責(zé)崂茫焊邷責(zé)崂茫焊邷責(zé)崂茫海? 3）對紫外線的利用）對紫外線的利用紫外線具有殺菌功效。波長為紫外線具有殺菌功效。波長為300nm的紫的紫外光的光子所具有的能量約為外光的光子所具有的能量約為399kJ/mol，它比細(xì)菌的蛋白質(zhì)分子中重要的化學(xué)鍵它比細(xì)菌的蛋白質(zhì)分子中重要的化學(xué)鍵C-C（347 kJ/mol）、）、C-N（305 kJ/mol）和和C-S（259 kJ/mol）鍵的鍵能大，因此紫鍵的鍵能大，因此紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而破壞細(xì)菌的蛋白質(zhì)分子，達(dá)

34、到殺菌的目的。破壞細(xì)菌的蛋白質(zhì)分子，達(dá)到殺菌的目的。（一）核裂變能（一）核裂變能 使一個重原子核分裂成為兩個或兩個以使一個重原子核分裂成為兩個或兩個以上中等質(zhì)量原子核的過程，稱為核裂變。上中等質(zhì)量原子核的過程，稱為核裂變。核裂變是取得核能的重要途徑之一。核裂變是取得核能的重要途徑之一。只有一些質(zhì)量非常大的原子核，像鈾、只有一些質(zhì)量非常大的原子核，像鈾、釷等才能發(fā)生核裂變。原子核在發(fā)生核釷等才能發(fā)生核裂變。原子核在發(fā)生核裂變時，釋放出巨大的能量，裂變時，釋放出巨大的能量，1 1克克235235U U完完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當(dāng)于燃燒全發(fā)生核裂變后放出的能量相當(dāng)于燃燒2.52.5噸煤所產(chǎn)生的能

35、量。噸煤所產(chǎn)生的能量。1942年，愛因斯坦寫信給羅斯福,闡明核武器對同盟國的重要性.不久以費(fèi)米為首的一批科學(xué)家在美國建成了世界上第一座“人工核反應(yīng)堆”，首次實(shí)現(xiàn)了人類歷史上鈾核的可控自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。核反應(yīng)堆是使核能以可控方式釋放的裝置。第一座人工核反應(yīng)堆第一座人工核反應(yīng)堆第一座人工核反應(yīng)堆1905年是核科技史上極為重要的一年。當(dāng)年，阿爾伯特愛因斯坦在他的陋室寫出了一篇題為論運(yùn)動物體的電動力學(xué)的論文。正是在這篇區(qū)區(qū)9000字的論文中，他揭示了狹義相對論的基本原理，提出了著名的質(zhì)能關(guān)系式E=mc2(E為能量，m為質(zhì)量，c為真空中的光速），它表明物質(zhì)的質(zhì)量與能量是可以互換的。這為后來解釋核裂變、熱

36、核聚變、正反粒子湮沒等現(xiàn)象提供了理論依據(jù)。 阿爾伯特愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系的發(fā)現(xiàn)質(zhì)能關(guān)系的發(fā)現(xiàn)要大規(guī)模地和平利用裂變能必須滿足兩要大規(guī)模地和平利用裂變能必須滿足兩個條件個條件: :第一，重核裂變要形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；第一，重核裂變要形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；第二，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須是可控的。實(shí)現(xiàn)可第二，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須是可控的。實(shí)現(xiàn)可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置稱為反應(yīng)堆?？劓?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置稱為反應(yīng)堆。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中子中子鈾鈾-235 核分裂核分裂逃逃逸逸 用慢中子轟擊鈾-235時，鈾核分裂為兩個碎核，并有幾個中子射出：鈾-235+中子鋇+氪+（23）中子o產(chǎn)生的中子又會與鈾反應(yīng)，造成一系列的爆炸式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，相應(yīng)的放射性裂變會釋放出巨大

37、的能量o1克鈾-235裂變釋放的熱量: o1噸石油完全燃燒釋放的熱量;o 2.5噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒釋放的熱量。鈾的儲量鈾的儲量o 鈾在陸地上的儲量并不豐富，總量不超過500萬噸，按目前的消耗量，僅夠人類使用幾十年。o在浩瀚的海水中，有超過陸地幾千萬倍的鈾，但其分布不集中，1000噸海水中僅含有3克鈾，如何提取出來是一項(xiàng)關(guān)鍵性步驟。目前在研究的有：吸附法、共沉淀法、氣泡分離法、藻類生物濃縮法o 需要指出的是，鈾廢料的放射性污染問題是令人擔(dān)憂的。（二）核聚變（二）核聚變太陽的中心發(fā)生核聚變，放出巨大能量。太陽的中心發(fā)生核聚變，放出巨大能量。在太陽內(nèi)部，這個天然的核聚變過程以及在太陽內(nèi)部，這個天然的核聚變

38、過程以及發(fā)生了了好幾十億年了。發(fā)生了了好幾十億年了。2.輕元素聚變o4氫核氦核+2電子o它釋放的能量為裂變的3-10倍。o1克氘聚變時釋放的能量4克鈾-235聚變時釋放的能量o同樣，氘和氚也豐富地蘊(yùn)藏在海水中。據(jù)科學(xué)家估算，o1M3海水中的氘聚變產(chǎn)生的熱量 燃燒2000桶石油；o1KM3海水中的氘聚變產(chǎn)生的能量 全世界全部石油儲量擁有的能量；o將海水中的氘全部拿來聚變釋放的能量 53000億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的能量，足夠人類使用1000億年。而且，o氘的提取方法簡單；成本較低；運(yùn)行安全；無放射性o因此，人類對未來核能的利用，更寄希望與核聚變能。核聚變的引發(fā)核聚變的引發(fā)和平利用聚變能實(shí)驗(yàn)非常和平

39、利用聚變能實(shí)驗(yàn)非常困難，因?yàn)楹肆κ且环N短困難，因?yàn)楹肆κ且环N短程力，只有當(dāng)它們之間的程力，只有當(dāng)它們之間的距離接近到大約萬分之一距離接近到大約萬分之一毫米時，核力能才起作用，毫米時，核力能才起作用，使兩個原子核聚合在一起，使兩個原子核聚合在一起，放出巨大的能量。放出巨大的能量。所有的原子核都帶正電，兩個帶正電的所有的原子核都帶正電，兩個帶正電的原子核互相接近時，它們之間的庫侖斥原子核互相接近時，它們之間的庫侖斥越來越大。所以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的條件是越來越大。所以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的條件是反應(yīng)中的原子核必須具有很高的能量來反應(yīng)中的原子核必須具有很高的能量來克服靜電斥力，使兩核之間的距離進(jìn)入克服靜電斥力，使

40、兩核之間的距離進(jìn)入核力力程。據(jù)測算這樣的能量將使氘核核力力程。據(jù)測算這樣的能量將使氘核的溫度達(dá)到的溫度達(dá)到5.65.610108 8k k 。 氫的三種同位素及其三種水質(zhì)子數(shù) 111中子數(shù)012同位素氕氘氚氫的氧化物普通水重水超重水各種水占地球總水量99.98%0.016%微量各種水對于生物人體之必需危害生物的死亡之水后患無窮的貧鈾彈后患無窮的貧鈾彈o貧鈾材料及其特點(diǎn)o貧鈾彈的開發(fā)和使用o貧鈾彈的危害貧鈾材料及其特點(diǎn)n貧鈾材料：貧鈾材料： 貧鈾是從天然鈾中提煉鈾-235后的剩余物，稱為鈾-238。隨著核工業(yè)和核武器的不斷發(fā)展，貧鈾作為分離濃縮鈾后的尾料，與日俱增。據(jù)資料統(tǒng)計，每生產(chǎn)1公斤含3%

41、鈾235的濃縮鈾，就會產(chǎn)生56公斤的貧鈾。美國在1988年貧鈾庫存就達(dá)到70萬噸。除美國外，現(xiàn)在世界上擁有核動力的國家都囤積大量的貧鈾，大量的貧鈾對保存者來說無疑是一個很大的負(fù)擔(dān)，于是對貧鈾的開發(fā)和利用就成為各國軍事工業(yè)研究的課題。2. 貧鈾材料的特點(diǎn)：貧鈾材料的特點(diǎn)：o貧鈾(18.7g/cm3)合金密度高、強(qiáng)度大、不易斷裂，比鎢合金更勝一籌。o貧鈾合金冶煉方便，可用普通的真空熔煉法冶煉。o貧鈾價格低，它是分離濃縮鈾的尾料，來源豐富。 貧鈾彈的開發(fā)和使用o貧鈾彈以其強(qiáng)大的穿甲能力和毀傷后效（穿甲時產(chǎn)生的高溫和超高壓會引起強(qiáng)烈燃燒）而被一些發(fā)達(dá)國家裝備軍隊(duì)，大量用于坦克炮等反裝甲武器，用來攻擊坦

42、克、艦艇、鋼筋混凝土工事等重裝甲目標(biāo)。o經(jīng)過40年的開發(fā)研究，貧鈾彈已形成一個大家族。放射性放射性n衰變：放射性元素不斷自發(fā)放出、或射線：n鈾-238釷-234+氦核（-粒子）衰變n釷-234鏷+電子（-粒子）衰變n某放射性原子數(shù)目衰變減少到一半所需的時間稱為半衰期。n鈾-238的半衰期為450億年；n釷-234的半衰期為24.1天。注：圖 放射性污染會使這只豬崽發(fā)生了令人心驚的基因變異。 無形的放射性污染無形的放射性污染n放射性污染對生物的危害是十分嚴(yán)重的。放射性污染引起的放射性損傷有急性損傷和慢性損傷之分。如果人在短時間內(nèi)受到大量劑量的射線、射線和中子的全身照射，就會產(chǎn)生急性損傷。輕者有脫

43、毛、感染等癥狀。當(dāng)劑量更大時，會出現(xiàn)腹瀉、嘔吐等腸胃損傷癥狀。在極高的劑量照射下，會導(dǎo)致人群白血病和各種癌癥發(fā)病率的增加。o1986.4.26，前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站四號機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈爆炸，頃刻間，核泄漏、核輻射、火災(zāi)核爆炸同時發(fā)生，其后果相當(dāng)于500顆原子彈的當(dāng)量，受污染地區(qū)（主要在烏克蘭、俄羅斯和白俄羅斯）達(dá)15萬KM2 ，受害人口為695萬，迄今因遭受輻射而死亡的人數(shù)達(dá)30多萬。o這15萬KM2土地，就像是蘇聯(lián)人在追求科學(xué)和工業(yè)化甚至軍備競賽中為自己掘下的一個巨大墳?zāi)梗脽o人煙，一切都定格在事故發(fā)生的那一刻，連新婚夫婦的衣服、結(jié)婚宴席仍原封不動地擺在那里，誰也說不清將會擺多久。o在這個巨

44、大的墳?zāi)估铮藷熃^跡，鳥獸全無，誰也不敢走進(jìn)這個大墳?zāi)?。被疏散到核輻射邊沿區(qū)的人，由于糧食短缺，便到林中采摘蘑菇，然而只吃了幾次，就有人死在了采蘑菇的路上。這都是核輻射的后患。o決策的科學(xué)化和前瞻性是人類與環(huán)境和平相處的必要保證，正如核能，在利用它之前，就應(yīng)該設(shè)計好在發(fā)生事故時如何制伏它。若沒有這樣的準(zhǔn)備和技術(shù)，就不應(yīng)當(dāng)使用它。否則，就是在為自己挖掘墳?zāi)?。o德國人在這方面更為聰明，他們已經(jīng)立法，全面禁止使用核能。貧鈾彈的危害o專家實(shí)驗(yàn)o 人體淋巴細(xì)胞對射線極為敏感，以至一個粒子即能導(dǎo)致基因不穩(wěn)定和染色體畸變，而這些均是癌癥形成的重要原因。o 貧鈾是粒子的重要放射源。英國專家認(rèn)為，貧鈾彈擊中目標(biāo)

45、后，其中的貧鈾會以粉塵的形式漂浮在大氣中，并最終危害飲用水鏈和食物鏈。并通過人體呼吸道進(jìn)體內(nèi)。如果一個人吸入了20毫克的貧鈾粉末，那么，他身體細(xì)胞中的脫氧核糖核酸將每天置身于1500萬個射線的照射之下。專家們因此斷定，貧鈾彈對人體的危害是絕對的，只要吸入這些放射性粉末，任何人都有患白血病等各種疾病的危險。 貧鈾彈的危害據(jù)歐盟各國統(tǒng)計：o 據(jù)報道，大量維和士兵抱怨受到“戰(zhàn)爭病”的困擾，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)50多例與貧鈾彈有關(guān)的癌癥、白血病病例。還有大量維和士兵出現(xiàn)諸如頭疼、脫發(fā)、精神恍惚、失眠、煩躁等病狀。o 在南斯拉夫，2000年的人口死亡率比遭受北約轟炸的1999年還上升40%，新生兒畸形比例明顯增加。

46、o 波黑戰(zhàn)爭中，美軍使用貧鈾彈1萬枚，科索沃戰(zhàn)爭使用3.1萬枚。早在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美軍就大量使用過貧鈾彈，貧鈾污染使伊拉克兒童的白血病發(fā)病率較戰(zhàn)爭前增加了5倍，而癌癥病人數(shù)目是戰(zhàn)爭前的10倍。o居里夫人發(fā)現(xiàn)：鈾瀝青礦比純鈾的放射性要強(qiáng)。她對幾十噸鈾瀝青礦進(jìn)行提純，得到了0.1g純氯化鐳，并先后發(fā)現(xiàn)了兩種新元素：鏷和鐳。居里夫人因發(fā)現(xiàn)了新的放射性元素而獲得了諾貝爾獎金，也因長期遭受輻射的危害而最終死于白血病。钚钚令人擔(dān)憂的元素令人擔(dān)憂的元素o钚的來源o钚的危害o钚钚239239的半衰期的半衰期o地球上有多少钚？o核廢料的存放o科學(xué)家的努力钚的來源o 钚不是天然元素，它是地道的核試驗(yàn)產(chǎn)物

47、。1940年，美國核科學(xué)家合成出原子序數(shù)為94的钚，那以后，钚與鈾一樣，成為制造原子彈和核電站的原料。由于钚239成本較低，實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)的臨界質(zhì)量比鈾小，所以更受科學(xué)家重視，應(yīng)用范圍更廣泛。 钚的危害o钚239所釋放的射線、射線和射線均可能殺死或破壞人體染色體細(xì)胞影響或改變?nèi)梭w遺傳密碼使人患各種疾病。o綠色和平組織的核科學(xué)家卡洛斯布拉沃報告說，若在空氣或城市供水中，混入1克钚239，則：o足以毒死100萬只鴿子；o足以使100萬人患癌癥；o1微克钚在人體潛伏20年后，可能發(fā)作致癌；o通過呼吸進(jìn)入人肺部的含钚239塵埃，能通過血液和淋巴系統(tǒng)擴(kuò)散到人體各部分。o1945年8月底，在美國新墨西哥州的原

48、子彈實(shí)驗(yàn)基地，年輕的原子物理學(xué)家路易斯達(dá)格里恩的悲劇。钚钚239239的半衰期的半衰期o 科學(xué)研究顯示，僅元素周期表中第94號钚元素就有十幾種同位素，其中，o钚238的半衰期是88年；o钚239的半衰期是24110年；o钚235的半衰期是4億年以上。o 所謂半衰期的概念就是，它們的活躍放射線時間分別為：88年、24110年、4億年，就是說當(dāng)歲月流逝這么多年后钚同位素發(fā)出射線的能力才減少一半，若待放射性完全消失，須經(jīng)歷的時間大約是半衰期的10倍左右。 地球上有多少钚？o據(jù)資料報道，6000克钚可制造成一枚原子彈，而其中僅有1克钚消失了，是它導(dǎo)演出了令人望而生畏的蘑菇云，按照愛因斯坦質(zhì)能公式，這1

49、克钚轉(zhuǎn)化成核爆炸所需的全部能量。其能量之巨大，與2萬噸三硝基炸藥（TNT）相當(dāng)。非常不幸的是，钚彈爆炸時，有95%的放射性钚都?xì)饣瘮U(kuò)散到大自然中。如前介紹，钚239的半衰期約為24110年，所以，人類在20世紀(jì)5070年代進(jìn)行大氣層核試驗(yàn)產(chǎn)生的钚，至今仍殘存在我們生活的環(huán)境中。在核試驗(yàn)最頻繁的美國，尤其嚴(yán)重。地球上的钚越來越多地球上的钚越來越多o據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)近年公布的有關(guān)核廢料資料披露，20世紀(jì)全球400余座核電站共產(chǎn)生了19萬噸核廢料，其中，o美國產(chǎn)生了4萬噸核廢料；o英國產(chǎn)生了3萬噸核廢料，預(yù)計在未來10年將超過4萬噸。通過處理可得到100噸钚239；o亞洲日本國近50座核電站生產(chǎn)的核

50、廢料，可提煉10噸钚239。此外，他們還不斷從歐洲進(jìn)口大量核廢料進(jìn)行加工以獲得钚239。核廢料的存放o到目前為止，我們?nèi)晕凑业桨踩幚砗藦U料的萬全之策，目前世界各國通用的做法仍是用混凝土或金屬容器封裝好核廢料，再深埋到100m左右的地下巖洞、廢氣礦井或海底巖洞等核廢料場中。按有關(guān)國際規(guī)定，這樣的核廢料場應(yīng)有300年的安全期，但這仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于钚239的半衰期（2萬多年）。因此，經(jīng)過這樣處理的核廢料仍存在不安全因素，它們?nèi)匀涣钍澜绺鲊涂茖W(xué)界為之擔(dān)憂！o令人不安的是，當(dāng)今世界上存在的19萬噸含钚239的核廢料正在衰變過程中，正以15千米/秒的高速度放射粒子和其他放射線，污染著環(huán)境，危害著人類健康

51、。科學(xué)家的努力科學(xué)家的努力o在歐洲核子研究中心工作的卡洛斯魯比亞教授提出過一種新型核電站方案，它使用的核燃料不是钚，而是灶，灶不僅燒得干凈，而且核廢料中不含令人頭痛的钚239，沒有放射性；o英國菲爾德大學(xué)地質(zhì)學(xué)家弗格斯吉布新提出把核廢料深埋到的地下巖層（而非現(xiàn)在的1000m深）。頭幾天，核廢料將利用自身的余熱使周圍巖石融化，幾個月后冷卻，從而把核廢料罐完全包裹起來，形成一個更安全的核廢料墳?zāi)埂＠碚撏茖?dǎo)顯示，5000m的深度，應(yīng)該是钚239的最好歸宿。人們將核反應(yīng)堆形象地比喻為核電站的人們將核反應(yīng)堆形象地比喻為核電站的“鍋爐鍋爐”，在這種，在這種“鍋爐鍋爐”里燒的是鈾、里燒的是鈾、钚等核燃料。在

52、核電站钚等核燃料。在核電站“鍋爐鍋爐”這個家這個家庭中，有一個特殊成員庭中，有一個特殊成員快中子增殖快中子增殖反應(yīng)堆，簡稱反應(yīng)堆，簡稱“快堆快堆”，現(xiàn)在已成為核，現(xiàn)在已成為核反應(yīng)中的佼佼者。在一般鍋爐里的燃料反應(yīng)中的佼佼者。在一般鍋爐里的燃料如煤、燃油等都是越燒越少，而如煤、燃油等都是越燒越少，而“快堆快堆”的的“燃料燃料”卻越燒越多，成了魔爐。卻越燒越多，成了魔爐。在在“快堆快堆”中用的核燃料是中用的核燃料是239Pu( (钚钚b)b)。1 1個每吸收個每吸收1 1個快中子發(fā)生裂變反個快中子發(fā)生裂變反應(yīng)會放出應(yīng)會放出2.45個快中子，除去個快中子，除去1 1個用于鏈個用于鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)后，剩下

53、的式裂變反應(yīng)后，剩下的1.45個快中子會個快中子會被裝在反應(yīng)區(qū)周圍的被裝在反應(yīng)區(qū)周圍的238U（大量存在）（大量存在）吸收，產(chǎn)生吸收，產(chǎn)生1.45個新的核燃料原子個新的核燃料原子239Pu。就是說在核鍋爐中一邊就是說在核鍋爐中一邊“燒燒”掉，又掉，又一邊使一邊使238U轉(zhuǎn)為成新的，而且新產(chǎn)生的轉(zhuǎn)為成新的，而且新產(chǎn)生的比比“燒燒”掉的還多。這就使掉的還多。這就使“快堆快堆”的燃料越燒越多。的燃料越燒越多?！翱於芽於选痹鲋澈巳荚鲋澈巳剂习砚欃Y源的利用率大大提高了，因料把鈾資源的利用率大大提高了，因?yàn)樗媒鉀Q了熱中子核反應(yīng)堆產(chǎn)生為它正好解決了熱中子核反應(yīng)堆產(chǎn)生的大量的大量238U廢料堆積問題。廢料

54、堆積問題。一座快堆核電站，在一座快堆核電站，在515年的時間內(nèi)可使年的時間內(nèi)可使燃料數(shù)量翻一番，通燃料數(shù)量翻一番，通過建造快堆核電站，過建造快堆核電站，既能用既能用238238U U發(fā)電，又能發(fā)電，又能增殖燃料，因此增殖燃料，因此“快快堆堆”被人們稱為被人們稱為“明明天的核電站鍋爐天的核電站鍋爐”。中國快堆在建設(shè)中中國快堆在建設(shè)中1 1、放射性廢料的危害、放射性廢料的危害核廢料是指含有核廢料是指含有、和和輻射的不穩(wěn)定元素并輻射的不穩(wěn)定元素并伴隨有熱產(chǎn)生的無用材料，核廢料進(jìn)入環(huán)境后伴隨有熱產(chǎn)生的無用材料，核廢料進(jìn)入環(huán)境后會造成水、大氣、土壤的污染，并通過各種途會造成水、大氣、土壤的污染，并通過各

55、種途徑進(jìn)入人體，當(dāng)放射性輻射超過一定水平，就徑進(jìn)入人體，當(dāng)放射性輻射超過一定水平，就能殺死生物體的細(xì)胞，妨礙正常細(xì)胞分裂和再能殺死生物體的細(xì)胞，妨礙正常細(xì)胞分裂和再生，引起細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的突變。生，引起細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的突變。研究表明，孕婦在懷孕初期腹部受過研究表明，孕婦在懷孕初期腹部受過X X光照射，她們生下的孩子與母親不受光照射，她們生下的孩子與母親不受X X光照射的孩子相比，死于白血病的概光照射的孩子相比，死于白血病的概率要大率要大50%50%。受放射性污染的人在數(shù)年。受放射性污染的人在數(shù)年或數(shù)十年后，可能出現(xiàn)癌癥、白內(nèi)障、或數(shù)十年后，可能出現(xiàn)癌癥、白內(nèi)障、失明、生長遲緩、生育力降低等遠(yuǎn)期

56、失明、生長遲緩、生育力降低等遠(yuǎn)期效應(yīng)，還可能出現(xiàn)胎兒畸形、流產(chǎn)、效應(yīng)，還可能出現(xiàn)胎兒畸形、流產(chǎn)、死產(chǎn)等遺傳效應(yīng)。死產(chǎn)等遺傳效應(yīng)。 2 2、放射性核廢料的處理、放射性核廢料的處理與核能相關(guān)的一個最困難的問題就與核能相關(guān)的一個最困難的問題就是在開采、燃料生產(chǎn)以及反應(yīng)堆的是在開采、燃料生產(chǎn)以及反應(yīng)堆的運(yùn)行過程中產(chǎn)生的核廢料的處理，運(yùn)行過程中產(chǎn)生的核廢料的處理，如何處理這些廢料可能將是最終核如何處理這些廢料可能將是最終核能使用的最大障礙。目前，核廢料能使用的最大障礙。目前，核廢料的處理有的處理有“天葬天葬”、“水葬水葬”和和“火葬火葬”三種方法。三種方法。切爾諾貝利核電站切爾諾貝利核電站所謂所謂“天葬

57、天葬”是指：把核廢料先固化是指：把核廢料先固化成玻璃塊，裝到特制的合金棺中，在成玻璃塊，裝到特制的合金棺中，在棺材外面裝上隔熱外套，然后用航天棺材外面裝上隔熱外套，然后用航天飛機(jī)把它帶入預(yù)定的軌道，機(jī)械手隨飛機(jī)把它帶入預(yù)定的軌道，機(jī)械手隨即把它推入太空，再點(diǎn)燃助推火箭將即把它推入太空，再點(diǎn)燃助推火箭將它送入它送入30003000千米的軌道上，讓核廢料千米的軌道上，讓核廢料遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開人類生活的地球。遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開人類生活的地球。“火葬火葬”是美國能源部研制的一種處是美國能源部研制的一種處理核廢料的先進(jìn)方法?；鹪崆?，先在理核廢料的先進(jìn)方法。火葬前，先在地下挖一個深坑，把放射性物質(zhì)放入地下挖一個深坑，把放射

58、性物質(zhì)放入坑內(nèi)，用特制的蓋子把坑頂蓋好。將坑內(nèi)，用特制的蓋子把坑頂蓋好。將空氣凈化器上的一根導(dǎo)管從蓋子上插空氣凈化器上的一根導(dǎo)管從蓋子上插入坑內(nèi)，坑內(nèi)裝個碳電極，電極接入坑內(nèi)，坑內(nèi)裝個碳電極，電極接通后，就會產(chǎn)生一股強(qiáng)大的電流，使通后，就會產(chǎn)生一股強(qiáng)大的電流，使坑內(nèi)的泥土溫度上升到幾百度。坑內(nèi)的泥土溫度上升到幾百度。在這樣的高溫下，泥土開始溶化，使核在這樣的高溫下，泥土開始溶化，使核廢料均勻地分布在漿狀的泥石溶液里。廢料均勻地分布在漿狀的泥石溶液里。當(dāng)溶化的泥石漿冷卻后，與核廢料一起當(dāng)溶化的泥石漿冷卻后，與核廢料一起形成了一種類似天然巖石的堅硬物質(zhì)，形成了一種類似天然巖石的堅硬物質(zhì)，其硬度比天

59、然花崗石和大理石更高，滲其硬度比天然花崗石和大理石更高，滲透性更低，而且體積也縮小了好幾倍。透性更低，而且體積也縮小了好幾倍。最后用泥土把坑封死，一切放射性物質(zhì)最后用泥土把坑封死，一切放射性物質(zhì)均被圍困在里面，不會外泄。均被圍困在里面，不會外泄?！八崴帷本褪菍⑸詈Ｗ鳛楹藦U料就是將深海作為核廢料的墓場。將核廢料裝入密封的的墓場。將核廢料裝入密封的合金棺，再用混凝土密封在海合金棺，再用混凝土密封在海底下面。底下面。氫氣作為能源遇到的兩個問題氫氣作為能源遇到的兩個問題 （一）氫氣的制備（一）氫氣的制備（）熱化學(xué)工藝制氫（）熱化學(xué)工藝制氫熱化學(xué)工藝主要是將碳水化合物熱化學(xué)工藝主要是將碳水化合物( (煤、石煤、石油、天然氣、生物質(zhì)等油、天然氣、生物質(zhì)等) ) 輸入高溫化學(xué)反輸入高溫化學(xué)反應(yīng)器應(yīng)器 ，生成由，生成由H2、CO 、CO2 和和 CH4 等等組成的合成氣體組成的合成氣體 ，然后進(jìn)行重整和水氣，然后進(jìn)行重整和水氣置換反應(yīng)來提高氫的產(chǎn)量置換反應(yīng)來提高氫的產(chǎn)量 ，最后將氫氣，最后將氫氣分離提純得到可以用做交通燃料的氫氣。分離提純得到可以用做交通燃料的氫氣。甲烷重整制