我们所知道的核能.docx

1、核能发展的背景自从第一次石油危机以来，世界各国竞相发展节能技术，但是人类目前可利用的能源资源毕竟有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。今后几十年里，世界各国为争夺石油资源将不可避免发生国家间的冲突乃至战争，最近的伊拉克战争就是争夺石油资源最好的例子。同时传统能源还会带来环境问题，如温室气体的增加可引起气候变化等。而核电站放射性物质泄漏事故，核燃料埋藏处理等终究会给人带来隐患。据最近几十年对能源的需求量和人口增长速度的分析可知，世界对能源的总需求量约15～20a增加一倍。到21世纪中期地球上对能源的需求水平至少需10的14次幂。石油和天然气价格的上涨，以及温室气体减排压力，使得核能利用备受关注。在欧美发达国家，核电站及其他核设施的相继退役，既给反对核能找到了借口，也给核能的发展提供了机遇——如果核废物能够适当处理的话。世界十大污染城市，中国竟然占了有八个，我国城市生态环境建设和可持续发展问题已经迫在眉睫。这十个城市的名单分别为：贵阳、重庆、太原、兰州、米兰、淄博、北京、广州、墨西哥、济南。核能作为一种安全、可靠、清洁、经济的能源,目前已成为一些发达国家的首选,也成为我国能源发展的趋势。2、核能的发展历程从1932年发现中子到1939年发现裂变，结果经历了七年之久才把巨大的裂变能从铀核中解放出来。它同已知的只有几个电子伏的化学能相比要大几百万倍，而同一般的核反应能相比也要大十倍左右。科学家们为了能很好利用它，就需要设法找到产生这种巨大能量的根源。早在发现放射性和放射性核素的初期，人们从贝克勒尔和皮埃尔?居里曾经被镭射线烧伤过的皮肤现象中觉察到，各种射线的确具有很大能量。例如，铀原子核衰变能量要比碳原子化合时所释放的能量大两百万倍。而人类对各种化学能的应用早就开始了，但对放射能的实际应用却迟迟不得实现。这是由于这些放射能的释放过程非常缓慢，也就是说这些天然放射性核素衰变时的能量释放率太小，故没有开发应用的价值。即使这样，科学家们还是对放射能的来源问题很感兴趣。从唯物主义者对物质世界的认识论观点出发，各种能量都不能凭空臆造或无中生有，它只能隐藏在物质之中。当时人们已知原子是组成物质的最小单位，因此很自然地认为放射能是存在于原子内部。那是在1903年，当卢瑟福研究了α射线的能量后曾经指出：“这些需要加以思考的事实都指向同一个结论，即潜藏在原子里面的能量必是巨大无比的”。所以至今人们仍把放射能叫做“原子能”。然而，随着核科学的不断发展，在1911年，卢瑟福又发现了原子中存在着某一核心部分，即找到了原子核，并从它的特性中知道，原子质量的绝大部分都集中在原子核上。这样，人们就认为原子核中储藏着巨大能量的说法更能反映客观实际。而放射能实际上也就是由于原子核自身发生变化时所释放出的能量。另外，原子能的提法又很容易和化学能相混混淆，所以把放射能称之为“核能”更符合实际情况。3、核能的发展原子模型已经开始趋于完善，在此基础上，核物理有了很大的发展。1934年，意大利科学家恩里科·费米发现了中子的核嬗变，1938年德国科学家哈恩和斯特拉思曼发现中子会诱发核的裂变，而且某些元素在受到慢中子的轰击时会引起比快中子更强的反应。这几个发现与玻尔的液滴模型一起，构成了核能开发的理论起点。由于纳粹德国的侵略，许多优秀的科学家来到了美国。1939年玻尔在美国举行了一次演讲，在演讲中，他介绍了哈恩的铀裂变实验。在这个实验中，中子轰击铀原子，并使之裂变为更轻的物质，同时在很短时间内释放出了巨大的能量。这之后，听众之一的费米随即开始着手展开核能的开发实验。1942年，费米建立了世界上第一个核反应堆，并使反应堆发生了可控的链式反应。这是核能历史上的一个里程碑。随后，便是众所周知的曼哈顿工程以及对日本的广岛、长崎投放原子弹。从相对论开始，核能的开发走过了一段曲折的历程，其中的艰难，一度使玻尔和爱因斯坦这样的顶尖科学都对核能的开发感到绝望。然而人类的聪明才智终于突破了重重障碍，使核能的利用成为可能。1954年苏俄建造了世界上第一座核能电厂。1956年英国及法国开始运作核能电厂。1957年美国核能电厂开始运作。1961年德国核能电厂开始运作。1962年加拿大、比利时核能电厂开始运作。1963年意大利、日本等核能电厂开始运作。1977年中国、韩国等核能电厂开始运作。4、核能的利用核能发电利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。（1）核能发电站蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离并干燥