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1、核能的使用劉昌昊愛(ài)因斯坦指出了人類(lèi)最大的能量所在,邁特納和哈恩發(fā)現(xiàn)了核裂變,費(fèi)米等人通過(guò)可控 核裂變獲得了能量。原子能是客觀存在的東西,利用它造福人類(lèi)還是毀滅人類(lèi)要看人類(lèi)自己 了。核能,是迄今為止唯一能夠完全替代傳統(tǒng)能源的系能源,太陽(yáng)能、風(fēng)能以及生物質(zhì)能這 些可再生能源都不具有這種能力。一般人認(rèn)為,核能有三個(gè)缺點(diǎn):很危險(xiǎn)(不安全),有核輻射(不清潔),核燃料很貴(也 不便宜對(duì)于此,我們用數(shù)據(jù)說(shuō)話。一、安全性從1950年世界上第一個(gè)核電站投入使用至今,世界上共有31個(gè)國(guó)家、建成了 430個(gè) 用于發(fā)電的核反應(yīng)堆(還不包括240個(gè)研究用的反應(yīng)堆),到目前為止,發(fā)生過(guò)三次大的核 事故。分別是1979年

2、美國(guó)三哩島核電站核泄漏事故;1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故; 2011年日本福島核電站泄漏事故。由于事故的全過(guò)程很長(zhǎng),我們只陳述他們的危害。三次核事故一共有56人死亡,兩人失蹤。死亡均是切爾諾貝利事故造成的,失蹤為 福島事故。在今后大約有4000人以上的人受到輻射災(zāi)害而死亡。對(duì)于切爾諾貝利的傷害大 的原因,因?yàn)榍疤K聯(lián)不考慮安全性,沒(méi)有加裝安全殼,這在其它國(guó)家是完全不可能的。三次核事故中,福島事故來(lái)源于外部(地震。三次事故都有一個(gè)特點(diǎn),那就是人為 因素造成了最后的災(zāi)難。三哩島事件是人為疏忽,也源于早期核電站監(jiān)管缺乏人性化所致。 福島核電站因?yàn)殚L(zhǎng)期管理混亂,對(duì)于暴露出的小問(wèn)題不管不問(wèn),欺上瞞下。

3、切爾諾貝利則是 蘇聯(lián)粗制濫造的產(chǎn)物。即使三次核事故的人員傷亡在幾十年后達(dá)到數(shù)千人,也比煤礦災(zāi)難要少得多。中國(guó)產(chǎn)出世界上35%的煤,而礦難死亡人數(shù)卻站85%。僅在2006年一年當(dāng)中,中國(guó)的礦難人數(shù)就達(dá)到了 4749人1;1975年河南駐馬店水庫(kù)決 堤,喪生人數(shù)達(dá)到十萬(wàn)+,受災(zāi)人數(shù)超過(guò)1000萬(wàn),1100萬(wàn)畝農(nóng)田遭到毀滅性災(zāi)害,京廣鐵 路被沖毀102公里。我們現(xiàn)在所建設(shè)的第三代核電站,安全系數(shù)為每160萬(wàn)核反應(yīng)堆-年-次,如果幾十年后 全世界有一千個(gè)反應(yīng)堆,大約每1600年會(huì)有一個(gè)出問(wèn)題。這么看來(lái),出現(xiàn)戰(zhàn)爭(zhēng)的可能性, 都要比核事故產(chǎn)生的可能性大得多。我們之所以談核色變,主要有兩點(diǎn):對(duì)核輻射和核電站

4、缺乏了解。人類(lèi)的天性是對(duì)偶發(fā)性大范圍的災(zāi)難比經(jīng)常性小規(guī)模災(zāi)難更害怕。比如很多人害怕坐飛 機(jī),而選擇安全性差得多的汽車(chē)。廣島和長(zhǎng)崎以及切爾諾貝利的災(zāi)難讓人們畏之如虎。有關(guān)政府消息不透明2011年的福島核電事故,日本群眾最不滿意的不是地震導(dǎo)致的核泄漏,而是東京電力 公司在歷史上多次隱瞞問(wèn)題。切爾諾貝利被前蘇聯(lián)當(dāng)局遮遮掩掩,給歐洲國(guó)家?guī)?lái)了極大的 恐慌。在人類(lèi)歷史上,民眾對(duì)于新的發(fā)明總是充滿了恐懼。幾萬(wàn)年前,當(dāng)我們第一次接觸到火時(shí),充滿了好奇和恐懼,即使是在今天我們也會(huì)因 為某個(gè)疏忽引起巨大火災(zāi),但是毋庸置疑,我們已經(jīng)不可能離開(kāi)火的使用。一百多年前,人們對(duì)電的恐懼絲毫不亞于今天的核能。那時(shí)的我們甚至

5、都不知道什么東 西會(huì)導(dǎo)電,也不知道絕緣層會(huì)老化等等。因此經(jīng)常出現(xiàn)火災(zāi)和人畜被電死的情況,一些市民 因此去破壞電力設(shè)施。愛(ài)迪生等科學(xué)家不得不派遣專(zhuān)人來(lái)巡邏保護(hù)電力設(shè)施。二、清潔性不同發(fā)電方式的CO2 排放 TOC o 1-5 h z I21.48II.5.】720.1070核能煤太陽(yáng)能注:水電等有排放的原因是建筑過(guò)程中的碳排放;水電對(duì)環(huán)境影響極大、風(fēng)能無(wú)法大范圍推廣;生物質(zhì)能本身焚燒產(chǎn)生碳排放(即使腐爛掉也同樣);三、經(jīng)濟(jì)性看一下各國(guó)的產(chǎn)能性?xún)r(jià)比1、Australia2006年澳大利亞各能源發(fā)電成本2 5 15 0L0電度每元澳0.1720.1071.48核能太陽(yáng)能發(fā)電方式數(shù)據(jù)來(lái)源:澳大利亞政府

6、22.Japan2011年日本各能源發(fā)電成本1.6 1.4電度每元日I0.80.60.40.0-核能煤太陽(yáng)能發(fā)電方式數(shù)據(jù)來(lái)源:Japan Times3America2011 年美S各能源入網(wǎng)成本2.05核能煤 太陽(yáng)能 風(fēng)能(海上)風(fēng)能(陸地)天然氣5 2 5 1 5 0 2 10電度每元美發(fā)電方式數(shù)據(jù)來(lái)源:經(jīng)合組織原子能機(jī)構(gòu)4從圖表數(shù)據(jù)來(lái)看,核能是最便宜的能源之一,和傳統(tǒng)的火電成本差不多。而受到熱捧的 太陽(yáng)能發(fā)電而需要政府的補(bǔ)貼,作為中國(guó)太陽(yáng)能行業(yè)的巨頭,漢能集團(tuán)可謂當(dāng)之無(wú)愧。其董 事長(zhǎng)李河君先生寫(xiě)過(guò)的一本書(shū)一一中國(guó)領(lǐng)先一把:第三次工業(yè)革命在中國(guó)中寫(xiě)到了世界各國(guó)的光伏發(fā)電都離不開(kāi)政府補(bǔ)貼,德國(guó)

7、、日本、中國(guó)、美國(guó),都是如此;即便有國(guó)家支 持其結(jié)果也不容樂(lè)觀,比如中國(guó)的無(wú)錫尚德集團(tuán),美國(guó)的第一太陽(yáng)能公司在金融危機(jī)期間就 申請(qǐng)了破產(chǎn)保護(hù),要知道這家公司是在奧巴馬新能源計(jì)劃單筆投入資金最多的公司。而目前 為止最好的太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)化率為22%,太陽(yáng)能板陣列占地面積大、轉(zhuǎn)化率低而且不能提供穩(wěn) 定的電力輸送,這對(duì)電網(wǎng)的損害極大。由此看來(lái),在短期內(nèi)憑借太陽(yáng)能完成能源替代不啻為幻想,當(dāng)然我們可以考慮長(zhǎng)期。因 此個(gè)人認(rèn)為,在短期內(nèi)想要達(dá)成經(jīng)濟(jì)、低碳、安全的能源使用,非核能莫屬。我們上述給出的核電代指核裂變發(fā)電,其實(shí)比起裂變,更強(qiáng)大的能量來(lái)源于核聚變。一升海水中的氘和氚發(fā)生發(fā)應(yīng)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于三百升汽油的燃

8、燒而月球上最多的也 是這兩種元素。因此,如果我們能夠做到可控核聚變,可以說(shuō),能源,不再成為限制我們發(fā) 展的要素。但是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的路途十分艱難曲折。從1939年核聚變理論被發(fā)現(xiàn),到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了 79年,我們還是沒(méi)能建成哪怕一個(gè) 小的可控核聚變反應(yīng)堆,50多年前,理論物理學(xué)家已經(jīng)證明,若要在地球?qū)崿F(xiàn)可控核聚變, 那么等離子體必須滿足三個(gè)條件:溫度必須高于5千萬(wàn)攝氏度;必須在高壓下保持穩(wěn)定;必須被約束在一個(gè)特定的空間中。麻省理工學(xué)院2016年10月14日在官網(wǎng)宣布,麻省理工學(xué)院等離子體科學(xué)和聚變研 究中心的科學(xué)家和工程師又向受控核聚變的實(shí)現(xiàn)邁進(jìn)了一大步該校離子體科學(xué)和聚變研究 中心的Alcat

9、or C-Mod托卡馬克聚變堆在最后一次實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了一項(xiàng)世界紀(jì)錄Alcator C-Mod的等離子體壓強(qiáng)超過(guò)了 2個(gè)大氣壓。高壓等離子體是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的關(guān)鍵因素,這個(gè)記錄將該裝置自己于2005年創(chuàng)下的最好成績(jī)又提高了 15%。麻省理工的AlcatorC-Mod托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部情況每年各國(guó)投入到其中的經(jīng)費(fèi)超過(guò)500億美元,然而我們還是在緩慢地推進(jìn)。核聚變的實(shí)用化需要四步:成功點(diǎn)火,這一點(diǎn)各國(guó)都做到了。產(chǎn)生足夠的能量,即能量增益Q30。(能量增益即能量投入產(chǎn)出比,當(dāng)Q30時(shí),核聚變發(fā)電才會(huì)對(duì)其他能源產(chǎn)生絕對(duì)優(yōu)勢(shì),很遺憾,現(xiàn)在只能達(dá)到1.3左右)工業(yè)化,建立比較小的反應(yīng)堆,核燃料可以較

10、為便宜的得到。實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,在安全性、可靠性、發(fā)電成本上做到最優(yōu),這一步現(xiàn)在看來(lái)是遙遙無(wú)期。但是,值得擁有的,往往是最費(fèi)力的;一旦我們能夠?qū)崿F(xiàn)核聚變的商業(yè)化運(yùn)用,那么我 們?nèi)祟?lèi)就當(dāng)真會(huì)走向無(wú)窮無(wú)盡未來(lái),走向浩瀚的星辰大海。在最后,我們給出一個(gè)例子,法國(guó)。1973年,受中東石油危機(jī)的影響,法國(guó)政府做出了一個(gè)歷史性的決定:從傳統(tǒng)能源走向核能。那時(shí)的法國(guó)的反應(yīng)堆都是西屋公司造的,自己的技術(shù)很差。然而在1974年起,法 國(guó)不斷加大資金投入,終于完成了反超,直到目前為止,法國(guó)的核電站建設(shè)水平仍然是世界 最好的(我們中國(guó)也快趕上了)給出幾組數(shù)據(jù):法國(guó)的國(guó)土面積是美國(guó)的十五分之一,但是有58個(gè)核電站,而美國(guó)只

11、有104個(gè)。法國(guó)是世界上核電比例最高的國(guó)家,核電占整個(gè)發(fā)電量的78% ;而美國(guó)只有20%。由于核電成本低廉,每年法國(guó)出口的電力收入達(dá)到30億歐元。法國(guó)的核電技術(shù)世界第一,其反應(yīng)堆、核燃料、服務(wù),均出口到多個(gè)國(guó)家。法國(guó)的17%的電量,來(lái)自于廢棄的核燃料。中國(guó)現(xiàn)在投入使用的核電站只有七個(gè)在建12個(gè)女口果我們能夠舉舉國(guó)之力發(fā)展核電, 普及核電知識(shí),爭(zhēng)取民眾支持,完成能源替代,對(duì)于整個(gè)國(guó)家的政治、軍事、生態(tài)等方向?qū)?起到難以想象的作用。資料引用:1/i70gwChina sees coal mine deaths fall, but outlook grim.11 January 2007.Reuters2Switkowski, ZUranium Mining, Processing and

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