海水核能有哪幾種裂變
來源:中國核電信息網(wǎng) 發(fā)布日期:2017-05-16
海水中的核能──人類未來最有希望的能源。 自從20世紀科學巨人—阿爾伯特·愛因斯坦推導出了那個著名的公式:E=MC2,用以闡述質(zhì)能互變的原理之后,人類從此明白了物質(zhì)與能量之間的關系,認識到世界上每一種物質(zhì)都處于不穩(wěn)定狀態(tài),有時會分裂或合成,變成另外的物質(zhì),物質(zhì)無論是分裂或合成,都會產(chǎn)生能量。那你知道海水核能有幾種裂變嗎?跟著小編一起看看。
海水核能中的重元素裂變
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人類利用海水核能的方式,以當前的技術水平而言,主要有重元素的裂變與輕元素的聚變。重元素,如鈾的裂變,已進入了實用階段。其基本的原理是采用人工方法轟擊鈾的原子核,使之分裂,從而釋放出巨大的能量。1千克的鈾裂變時所釋放出的熱量,足可相當于2500噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒釋放出的全部熱能。原子能的功效是如此巨大,于是就有了原子能發(fā)電,原子能電站也開始分布于世界各地。
目前,全球已建成和正在建設的原子能發(fā)電站已逾千座。在原子能發(fā)電蓬勃發(fā)展的同時,整個世界對燃燒鈾的需求也隨之猛增。然而,鈾這種物質(zhì)在陸地上的儲量并不豐富,適合開采的鈾礦只有100余萬噸,即使連低品位的鈾礦及其副產(chǎn)品鈾化物一并計算在內(nèi),總量也不會超過500萬噸。按目前消耗速度,僅夠人類使用幾十年。然而在那浩瀚無際、神奇莫測的海洋中,卻溶解有超過陸地儲量幾千萬倍的鈾。然而令人遺憾的是,海水中鈾的總量雖然巨大,可分布卻遠不及陸地上那樣集中,海水中含鈾的濃度很低,1000噸海水中僅含3克鈾,從海水中提煉鈾,需要處理大量的海水,這從技術上來說是一件非常復雜的事?,F(xiàn)在,人們已經(jīng)實驗過的提煉方法有吸附法、共沉法、氣泡分離法和藻類生物濃縮法等幾種。
海水核能中的輕元素裂變
重元素的裂變所釋放的能量已叫人嘆為觀止,那么輕元素的聚變又會有什么樣的情況呢?答案是:核聚變,例如氘、氚都是氫的同位素,在一定的條件下,它們的原子核可以相互碰撞聚變成為一種新的—氦核,同時將蘊藏于其中的巨大能量釋放出來。一個碳原子完全燃燒生成二氧化碳時,能夠放出的能量為4電子伏特,而氘—氚反應時所產(chǎn)生的能量則為400萬電子伏特。根據(jù)計算,1千克氘燃料,至少可以抵得上4千克鈾燃料或者10000噸優(yōu)質(zhì)煤燃料。氘在海水中分布甚廣,儲量巨大。海水中氘的含量為十萬分之一,即每升海水中含有0.03克的氘。這個數(shù)字看起來未免有些微不足道。然而,就是這微小的氘,在核聚變時產(chǎn)生的能量足可與300升汽油相抵。更何況,海洋總體積為1.37×1018立方米,稍做計算,就可知道,海水中氘的總儲量竟達幾百億噸,數(shù)量之大,可為人們提供上億年的能源消費。而且,氘的提取方法簡便,成本也較低,核聚變堆的運行也十分安全。所以,氘、氚的核聚變?yōu)槿祟惤鉀Q未來的能源消費問題展現(xiàn)了十分廣闊的前景。當然,同重元素的裂變一樣,輕核聚變也是一項十分復雜的技術。氘—氚的核聚變反應需要在幾千萬℃、甚至是上億℃的高溫環(huán)境下才能進行。目前,這種反應已在氫彈的爆炸過程中得以實現(xiàn),至于用于生產(chǎn)目的的受控熱核聚變在技術上還存在著許多困難。不過,相信隨著人類科技的不斷進步,總會有成功之時。
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海水核能中的氘—氚受控核聚變
1991年11月9日,歐洲14個國家聯(lián)合出資,成功進行了首次氘—氚受控核聚變反應的實驗。反應時,發(fā)出1.8兆瓦電力的聚變能量,持續(xù)時間為2秒,溫度高達3億℃,20倍于太陽內(nèi)部的溫度。核聚變比核裂變產(chǎn)生的能量效應高出600倍,比煤要高1000萬倍。因此,科學家們認為,氘、氚受控核聚變實驗的成功,在人類開發(fā)新能源的整個歷程中具有里程碑式的意義??茖W家預測,核聚變技術和海洋氘—氚提取技術在最近20年內(nèi)將有望獲得重大突破,這給人類擺脫能源危機的前景帶來了無限生機。
所以,核能將成為人類未來最有希望的能源。
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