科学网 › 标签 › 核能

标签: 核能

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

[转载]英国着手研究钍能源比核能更安全更强大(图): bmzy 2011-6-15 09:01; 工程师在“艾玛”电子加速器内中新网6月13日电想像一下，如果有一种可以取代核能的、十分丰富的新能源，它可以用来发电，无法被用于武器制造，也只会产生少量的辐射物质……这可不是科幻小说，而是真实存在的情况。据英国《每日邮报》报道，这种可以取代放射性铀的物质就是：钍。而英国的科学家们已经在曼彻斯特南部的柴郡平原，建起了一个用于研究钍能源的机器，并为其起名为“艾玛”。　　据报道，一顿钍可以提供相当于200顿铀，或者350万顿煤所提供的能源，而世界上已知的钍元素储量可以至少为世界提供1万年的能源支持。钍元素的好处还不止这些：相比铀而言，它易于进行浓缩与提纯，不会产生二氧化碳这意味着它是一种清洁能源，更重要的是：用钍元素建造而成的发电站不用担心堆芯熔毁，它在发电过程中也只会产生相当于核电站百分之0.6的辐射物质。　　在日本地震海啸所引发的核危机发生之后，一时间，人们谈核色变，各国也都纷纷采取了相应措施，加强对核电站的监管。相信钍元素的出现，可以为核能工业另辟蹊径。　　示意图：“艾玛”获得电子，并将其加速，再释放出来供科学家分析研究　　据了解，“艾玛”由英国基本技术方案研究理事会出资建造，它是一台电子加速器，可以将钍元素所产生的能量转化为电子束。来自剑桥大学的纳托尔博士说：“钍元素有着许多明显的优势，人们可能会问：那我们为什么一开始要使用铀元素呢？答案很简单：因为铀元素可以用来制造核武器，而军用科技与民用科技之间的联系又是如此紧密，因此人们一开始不会想到去研究一种不能用作武器的物质。” 　　尽管目前试验还处在初级阶段，人类真正用上“钍能发电站”所产生的电力还需要等上一段时间，但参与研究的英国哈斯菲尔德大学教授赛温斯基表示：“如果我们能得到足够的资源支持，我们就会成功。” 来自 http://news.sohu.com/20110613/n309990139.shtml; 1212 次阅读|0 个评论

关于德国弃核: 热度 6 leiyian 2011-6-3 23:55; 前面关于下一百年能源和核能核安全的两篇文章有点生不逢时。关于能源的观点去年初就成型了，认为下一百年主要还是要靠核能。3月份日本大地震时，虽然一开始就认为这次核事故的严重性绝不止当时日本政府定的5级，但还是觉得核能是必须的选择，而且是没有办法的选择，理由在前文中已经说了。现在个人仍然持这种观点。这次德国选择弃核，有不少人问我的看法。其实我觉得德国这样做挺好的。一是可以试一试主要依靠绿色能源能走多远，能不能成功。不去试什么都很难说。德国现在财大气粗，工业能力强大，有实力一搏。如果成功了，可以为其它国家竖立一个榜样。不是很成功，也值得别的国家借鉴。德国弃核，其实并不意外。由于各种各样的原因，德国战后社会文化和价值观走向了以前的反面，厌战厌核，自由主义有些激进。当年美国在德国部署核武器就激起了德国的极大反感。在长期的反核宣传之下，反核在德国有传统、有民意基础。2022年关闭境内所有核电站的决定是2002年施罗德政府政府作出的，现在默克尔政府只不过是恢复了这一决定。德国大规模基础建设完成后，自八十年代以来，耗能一直在下降，现在人口也在下降。他们计划到2050年，总电力消耗要减少25%。如果他们做到了，而且不影响经济和社会生产力（也就是竞争力），那么给全世界带了一个很好的头。其它国家可以认真向他们学习。从技术上来说，德国有条件弃核。一是核占总初级能源比例不是很大，仅11%，核电占电力的四分之一左右。二是各种新能源技术如风能，太阳能，地热，生物质能都有了长足的发展。还有一个原因，就是德国国土面积不是很大，核电站大多在内陆。一次恶性事故伤不起。德国虽然弃核，但她的初级能源消耗中，化石能源占绝对大头，她要绿色到把石油、天然气、煤炭都弃了，那才厉害呢。如果真做到这样，而且不影响生活水平和社会竞争力，那是很好的事。但个人觉得不容易，他们现在可以靠资本和技术将能量消耗转移到别的国家。在别的国家受到同样压力的情况下，这一行为很难持久。新的绿色能源还有许多问题需要解决，希望德国能找到办法。过几年，风头一过，德国人民再民主地改变想法也不一定。多几个国家弃核，对于愿意发展核能的国家来说，其实也是好事。; 个人分类: 能源观察|5813 次阅读|4 个评论

核安全与核能社会: 热度 10 leiyian 2011-6-2 16:48; 核能让人又爱又恨。受《现代物理知识》之约，总结了核能的问题和几次大的核事故，比较了核能利用和燃煤的优缺点，并将核能利用和几十万年前人类使用火进行了类比。欢迎批评。原文发表于《现代物理知识》2011年第3期，略有改动。 PDF版本看起来舒服点： nuclearworld.pdf 写个摘要吧，方便某些网友： 1、核能能量密度高，资源丰富。如果不考虑事故，对环境影响非常小。 2、核能建设和退役成本高，但运行成本低。 3、废料危险性极大。一旦出恶性事故，辐射污染危害远远大于原子弹。 4、运行需要保证绝对安全，核岛强制冷却永远不能中断。一旦中断时间稍长就会熔堆，从而不可收拾。 5、与燃煤相比，在大的尺度上，根据已有安全记录，无论从经济性，还是对社会的危害，核能都优于燃煤。核能的目的就是要取代燃煤或其它化石燃料。 6、现有核能技术已经相当安全，新一代核能技术没有本质改进。 7、对核能的利用类似几十万年前人类对火的利用。 8、世界需要在很多方面做好准备才能变成核能世界，包括法律，技术，医学，国际政治等等。 9、裂变核能很可能是一个过渡，一两百年内聚变核能应该能大规模投入使用，这样长远来看裂变核能的风险是有限的。核安全与核能社会雷奕安北京大学物理学院，北京， 100871 一、前言今年是切尔诺贝利核灾难 25 周年，又发生了日本九级地震引起的福岛核电站泄漏事件。这两次核灾难后果严重，经济上损失巨大，受灾人口众多，心理阴影长期存在。包括美国三哩岛核事故在内的几次大事故长远地影响了人们对核能的态度，核能发展有很大的阻力。核能的发展和不发展现在在全世界范围内都是一个重大的政治问题，争论激烈。那么核能的关键问题在哪里，究竟安全不安全，究竟应不应该发展？本文将简要介绍核能的原理，几次重大核事故及其教训，讨论核能的安全关键是什么，要不要、应该不应该大规模发展核能，如果要发展核能，我们应该怎么做。二、核电厂基本原理及优缺点核能利用的主要形式是发电，核能几乎等同于核电。自然界或人工生产的一些重原子核碰到一个中子会裂变成几个轻原子核。裂变释放大量的能量，与煤炭燃烧释放的化学能相比，裂变元素释放的能量大约是同等质量煤炭的三百万倍。裂变时要放出更多的中子，从而引起更多的裂变，这就是链式反应。核反应堆中，有些中子会被吸收，不参与裂变反应。为了让核反应堆持续稳定运行，在裂变产生的第二代中子中，需要正好有一个中子引发裂变，而多出来的中子要被吸收掉。多余的中子可以用控制棒吸收。但持续调节控制棒很难保证安全，现在的反应堆都设计为负功率因子，也就是当反应堆功率超过设计功率上升时，因为水中气泡增多、密度下降等因素会导致慢中子数下降，从而裂变功率下降，也就是说，即使不用控制棒，反应堆也不会超过设计功率运行。控制棒可以用来调降功率或者停堆。从这个角度来说，核反应堆是非常安全的。核能的主要优点体现在它的能量密度很高，需要的燃料少，一个机组每年大概只需要几十吨核燃料。在正常工作的情况下，除了排出一些废热，对环境影响微乎其微。废热也可以用来供热。与化石能源相比，不排出二氧化碳，不污染环境，没有海量燃料运输要求，燃料储量几乎无限。与风能、太阳能等新能源相比，它紧凑、可靠、可在任何时候出力，能够保障能源安全，运行成本低。核能的缺点包括：建设成本高、周期长；危险，一旦出问题，后果非常严重；系统太复杂；设计寿命到期，拆除费用高昂；能生产核武器原料，意味着谁都能做原子弹；乏燃料（用过的核燃料）、核废料问题还没有解决；等等。核能虽然建设和拆除的成本高，但总的成本并不比化石能源高，如果化石能源要收碳税的话，核能的成本更低。三、核能的危险核能的主要反对声音来自它的危险性。那么它的危险性究竟体现在那些方面，能不能解决呢？我们先来看一下核电站为什么危险：第一，核电厂是一个非常复杂的系统。为了保证安全，核电厂设计了很多冗余，又很复杂的控制系统。系统越复杂，越容易出问题。系统复杂了，操作人员很难掌握所有系统。出现异常，不能保证所有的处置都是正确的。第二，核电厂需要持续不断的强制散热。同燃煤电厂一样，核燃料裂变释放的能量用来把水烧开，产生水蒸气发电。这里大约只有三分之一的能量转换为电能，其余三分之二的能量作为废热释放到环境中。一台发电 100 万千瓦的核电机组，废热功率约 200 万千瓦，如果用海水冷却，为了不影响环境，假定进出水温差为 10 度，则每天需要 400 万吨海水，每秒近 50 吨。重核裂变后产生的轻核基本都是不稳定的，要衰变。反应堆运行一段时间后，大概 6.5% 的功率是由衰变热提供。对于 100 万千瓦电的机组，热功率是 300 万千瓦，衰变热功率约 20 万千瓦。这意味着即使完全停堆，反应堆还有 20 万千瓦的热需要排除到环境中。这是很大的一个热功率，如果散热失效，核燃料将融毁，导致不可控的核泄漏。由于大部分裂变产物寿命很短，从几十秒到几十分钟不等，衰变热衰减很快。实际上，停堆 10 分钟后，衰变热功率就会从刚停堆的 6.5% 降到 2% 左右， 1 小时后 1.5% ，一天后 0.4% ，一周后 0.2% ，对于 100 万千瓦电功率机组，一周后的热功率为 6 千千瓦，仍然需要强制散热。换句话来说，核电机组永远需要强制散热，否则就会有熔堆核泄漏的危险。第三，熔堆后，燃料还在不断放出大量的热和放射线，完全没有办法接近处理，只能依靠以前的设计将燃料分散冷却。这种设计是不可能预先做实验验证的。失去冷却后，控制棒会比燃料棒先熔化，燃料还能产生一定程度的链式反应，从而加大放热。但是熔堆后因为中子慢化不充分，燃料中中子浓度低，不可能再临界或核爆。几十吨温度非常高，密度非常大的核燃料如果聚集在一起，完全无法处理，它会不断熔化汽化它下面的任何东西，不可阻挡地往地下走，直到自然稀释到一定程度。大量放射性物质会进入大气和地下水。第四，核反应堆装料量大，如果加上随堆堆放的乏燃料，一个堆可以有数百吨放射物质，其中放射性裂变产物有数百公斤。作为对比，一颗原子弹只产生一两公斤放射性裂变产物。因此，一个失控的反应堆对环境的危害远远超过一颗原子弹。杀死一个人的辐射剂量，折合成能量只需要不到一千焦耳（几天之内），而一百公斤放射性裂变产物中蕴含的放射能是这一剂量的近一万亿倍。当然，实际危害不可能那么大，更实际的计算可以看乏燃料的衰变热。乏燃料从反应堆取出一年后，每吨产生 10 千瓦衰变热，也就是每秒 10 千焦耳，过 10 年后衰减到 1 千瓦。也就是说，每吨乏燃料取出后一年到十年间，每秒释放的放射能可以杀死几个人。全世界每年产生数万吨乏燃料。以上是核电站的可能危险，是最坏的情况。鉴于国内的宣传缺乏这方面的信息，希望这些信息能够让大家更充分地了解核灾难的危害。但我们也不能用最坏的情况来判定这些情形会一定发生。就像每次坐飞机最坏的情况都很可怕，但是我们不能说每次坐飞机都会出现最坏的情况一样。四、最大的几次核事故这里简要介绍历史上最大的几次核反应堆事故。三哩岛核事故：三哩岛核事故是不凑巧的一系列事件引起的。 1979 年 3 月 28 日凌晨，三哩岛二号电站第二回路的一个泵不知什么原因停了，给它备份的管道阀门又没有打开，从而导致第二回路循环停止。汽轮机没有蒸汽，停止发电，引起紧急停堆。这时应该有三个辅助泵自动启动，排出核心衰变热，但因控制它们的阀门正在例行维修，没有打开。根据美国核安全局的规定，维修这些阀门的时候必须停堆。所以这是重大违规。这样，第一回路失去冷却，温度不断上升，压强增大，导致压力容器顶端的一个安全阀自动开启降压。压强降下来后，本来安全阀应该自动关闭，可是它卡住了，没有关上。更糟的是，控制室显示安全阀是关着的。这样，在长达两个多小时的时间内，第一回路的冷却水不断外泄，最后堆芯过热熔化，放射性元素泄漏。但这次泄漏到环境的辐射并不严重。从统计来说，总共引起不到 1 例癌症死亡病例。切尔诺贝利核事故： 1986 年 4 月 25 日，切尔诺贝利 4 号堆计划进行一次停堆实验。由于另一座电站出了问题，为了保证电力供应，实验被迫推迟到晚用电高峰以后。这样时间就不够了，为了尽快将堆芯功率降到实验要求功率，实验人员插入了过多的控制棒，结果功率降得太低了，几乎停堆。为了迅速将功率调回来，实验人员拔出了一些控制棒。刚停下来的核反应堆，因为氙毒效应几个小时内是无法重启的，所以即使拔出了控制棒，功率也上不去。再加上别的一些原因，实验人员（已当场死亡）不停拔出控制棒来维持功率，超过了反应堆允许的极限。氙毒是有限的，耗尽之后反应堆超临界直接爆炸。切尔诺贝利损失惨重，释放辐射量是原子弹的几百倍，危机持续到现在也没有解决。长期为害严重，但具体到数字，各种立场不同的组织众说纷纭，有的数字大到离奇。三个月内直接死于核事故的是 31 人，这个数字没有什么争议。联合国原子辐射效应科学委员会（ UNSCEAR ） 2008 年的一份报告说，确认死于核辐射的人数是 64 。总共增加了几千例甲状腺癌患者，其中几百例死亡，其它癌症及出生缺陷没有明显增加。福岛一号电站事故： 2011 年 3 月 11 日，日本东部海域发生 9 级强震，导致福岛一号电站正在运行的 1 、 2 、 3 号机组自动停堆，一小时候，地震引起的巨大海啸袭击了电站，几乎破坏了电站厂房外的所有设施，包括备用柴油发电机和外接电源。袭击电站的海啸有 14 米高，大大超过设防的 5.7 米标准。大家要注意，艺术作品中总把海啸描绘为一列高大的波浪，实际不是这样。 14 米高的海啸意味着海平面很快上升 14 米，也就是大约 5 层楼高，并维持几十分钟到几小时不等。汹涌而来的海水破坏力相当于巨大的洪水，横扫一切。电站的备用发电机和外部电源，即使没有冲走，也被淹坏了。前面我们已经提到，核反应堆需要持续不断的强制冷却，冷却需要动力。所有的动力都没有了，堆芯立即进入危险的无冷却状态，压力容器里的温度和压强不断升高，后面一系列爆炸事件都是可以预计的。目前为止，世界上任何核电站都无法解决停堆后后备动力丧失的问题，一旦发生，只有等着熔堆。这也是第三代反应堆强调非能动冷却的原因。下面我们来看一下事情的具体发生过程。福岛一号电站六个堆都是由美国通用电气（ GE ）公司设计的， 1 到 5 号机组是 Mark I 型， 6 号机组是 Mark II 型。图 1 是 Mark I 型反应堆示意简图。首先要说明，该堆型的设计和施工都是比较出色的。几座反应堆设计为能抵御 8.2 级地震，这一标准是有记录以来日本附近发生的最强地震，可是这次地震是 9.0 级，能量高了 16 倍。但地震并没有造成破坏，反应堆根据设计自动停堆了。反应堆在丧失外部冷却的情况下，还能靠湿井（见图）里储存的水冷却好几天，其实这就是所谓的非能动设计了，虽然能源由自身的衰变热提供。停堆后，压力容器里面的水在衰变热加热下沸腾，变成蒸汽，蒸汽会推动一个应急涡轮发电，再驱动一个应急泵将湿井里面的水抽入压力容器，从而降低压力容器里面的温度，并将堆芯燃料维持在水面以下。湿井里面的水虽然有 1000 多吨，十倍于压力容器里面的水量，但毕竟是有限的。当湿井里面的水都变成蒸汽后，这一冷却过程就无法进行了。自然，压力容器里面的水继续烧开，水位不断下降，燃料棒就会露出水面。温度上升导致压力上升还会引起安全阀开启泄压，进一步减少压力容器里的水量。露出水面的燃料棒持续升温。三分之二的燃料棒露出水面，燃料棒的包层达到 900 摄氏度左右，开始破裂，裂变产物逸出燃料棒。四分之三燃料棒露出水面后，包层温度到 1200 度，包层材料锆金属和水反应，生成氢气和二氧化锆，这个反应是放热的。也就是说，该温度下，包层材料能够在水蒸汽里燃烧，放出氢气。放出的热进一步提高了压力容器里面的温度和压强。每个堆产生的氢气量达数百公斤。氢气排放到干井中，随后安全壳的泄压再排到厂房内，本来设计氢气排放的时候会烧掉，但不成功。氢气在厂房积累到一定浓度，就会爆炸。一公斤氢气爆炸蕴含的能量是一公斤普通黄色炸药的 30 倍，因此数百公斤氢气爆炸相当于一枚十来吨的巨型炸弹。图 1 ， Mark I 型反应堆示意简图。关键部分包括： 1 是堆芯，包括燃料棒和控制棒； 8 是压力容器，也就是发电蒸汽循环的锅炉； 19 是安全壳，用来在事故发生时封闭放射性物质； 11 是干井； 24 是湿井，约储存了 1000 多吨水，用来在外散热失效的情况下紧急散热； 5 是乏燃料存放池。再来看堆芯，温度还在不停升高，到 1800 度左右，燃料包层就熔化了，钢结构也化掉了，再到 2500 度左右，燃料棒破裂， 2700 度，核燃料熔化。三个机组有约 40% 的核燃料受损。湿井的水烧开之后，安全壳内的温度和压强都上升。安全壳是一个几厘米厚的大钢壳加外围钢筋混凝土，是约束放射性物质不外泄的最后防线。三哩岛就是靠安全壳成功地阻止了放射性大规模泄露。安全壳设计能承受 4 个大气压。但 12 号早晨， 1 号机组壳内压强达到了 8.2 大气压，有被胀爆的危险，因此采取了紧急泄压的办法，将安全壳内气体放出，这就放出了一些放射性物质。由于衰变热并没有停止，需要不停的泄压，里面的水就更少了。泄压的同时，还要往安全壳内灌水，以降低壳内温度。在核燃料没有过热，包层没有破坏的情况下，泄压放出的放射性是非常有限的。但地震后第二天早晨 1 号机组附近就发现了碘 131 和铯 137 ，意味着燃料棒已经破损。随着燃料棒破损或熔化的继续，释放出的放射性越来越多。由于现场放射性太强，很多情况都不清楚。目前认为安全壳有一定损坏，现在里面都注满了水。情况可以说已经基本稳定了，以后放射性会逐渐下降，威胁也将越来越小。绝大多数放射性物质封闭在安全壳内。但破损的安全壳会不停泄漏放射性。熔化的燃料棒有上百吨，泄压和泄漏释放出了大量的放射性元素。据估算，释放量至少超过切尔诺贝利三分之一，也就是 70 个原子弹的泄漏量。事件还没有结束，后续处理还需要投入巨大的人力物力，经济损失巨大，但是还没有人因为直接遭受辐射死亡。除这三次事故外， 57 年分别在英国和前苏联还发生过一次 5 级和一次 6 级核事故。五、核事故的后果如前所述，核电厂有巨大的潜在危害，一旦事故发生，需要疏散大量人员，损失大量财物和基础设施，废弃大片国土上百年。为此，虽然三哩岛核事故没有造成直接人员伤亡，长期影响也非常有限，但是人们意识到了核能的潜在危害性，从而改变了对核能的态度。三哩岛事故之后，美国再没有建过一座新反应堆，列入计划的纷纷取消。切尔诺贝利事故之后，全世界核能发展更是陷于停滞， 25 年内增加的反应堆不到事故前 25 年建设的十分之一，参见图 2 。反核成了一些政党的口号。这次福岛核事故再次引起了一些国家的反核浪潮。图 2 ，三哩岛和切尔诺贝利事故对世界核能发展的影响。图上可以看出， 1979 年后，在建堆数目开始减少，意味着几乎没有新建堆。因为堆的建设周期很长，以及开工了的一般还是不会停下来。 1986 年后，世界总运行堆数增加非常少，曲线从快速上升到几乎平下来。近年来，由于化石能源消耗过多，碳排放、温室效应、全球气候变化成为很多人关心的问题，很多国家考虑重新启动核能建设。我国准备大规模建设核电站。美国也出现了核能复兴的说法。可是这次福岛事故，直接影响了很多国家的核政策，废核、弃核成为了一个很严肃的话题。我国暂停了部分项目，并加快了核能立法过程。三次大的核事故中，三哩岛和福岛都没有直接人员伤亡。即使在最糟糕的切尔诺贝利事故中，也只有几十人直接死亡。虽然增加了不少的甲状腺癌症病例，但是甲状腺癌是可以治疗的。只要采取了合适的治疗手段， 95% 的患者可以活 5 年以上， 92% 的患者可以活 30 年以上，因此总增加的癌症死亡人数是数百人。从经济损失来看，根据科学家的估计，折合成现在的美元，三哩岛事件大约是 30 亿美元，切尔诺贝利约 2000 亿美元，福岛还很难估计，也可能到 1000 亿美元左右（不包括地震损失）。切尔诺贝利的甲状腺癌病例数目很大，跟初期处理不当有关，疏散也不够及时。因此我们可以大致估计一次重大核事故的损失应该是几百例癌症死亡和 1000 亿美元左右的经济损失。六、重大核事故的风险有多大从上世纪 50 年代第一批核电厂建设到现在大约 50 年时间，共运行了大约 2 万堆年，其间发生了 3 次重大核事故，两次为 7 级事故。两次 7 级事故起因一次是设计不当加人为错误，一次是重大天灾。所以，历史纪录是每 1 万堆年发生一次危害较大的 7 级事故。让我们以 100 年为尺度估计中国大规模发展核能的安全风险。 100 年内，中国大约需要 200 到 400 座百万千瓦电功率的反应堆。就以 300x100 = 3 万堆年作为估算依据。中国在建和将建的反应堆比目前正在运行的堆型要先进，制造商声称能达到百万到千万堆年一次事故的安全性。这不足信。但考虑到以前的安全纪录，堆型的改进，以及中国总的来说地质稳定，大规模海啸的可能性很低等原因，我觉得假定这一百年内出现一次 7 级事故是合理的。那么我们大致有了一个估计， 100 年内将出现一次核事故导致千亿美元量级的经济损失，数百人因为癌症过早去世，数千平方公里国土百年内不能使用。七、得与失——与化石能源比较目前中国使用的初级能源 80% 来自煤炭，发展核能就是要取代煤炭。我们可以比较一下两种方式各自的代价。首先，两种方式的经济性目前差不多，如果要考虑对环境的破坏和碳税的实现的话，核能经济性优于煤炭。其次，核能资源（铀和钍）折合成热值远远大于煤炭资源量，供人类几万到几十万年发展没有问题。更关键的一点， 3 万个百万千瓦年如果采用燃煤机组，需要 1200 亿吨煤。 2010 年我国开采百万吨煤死亡率约 1.2 人，就算该数值还会不断下降，开采 1200 亿吨煤也意味着上十万煤炭工人的牺牲。比较而言，一次重大核事故造成的人员伤亡几乎可以忽略。 2010 年中国电煤产量超过 16 亿吨，平均价格约每吨 600 元。 1200 亿吨煤超过 10 万亿美元，考虑到以后能源供应必须增加，实际的数字还要高。在核电厂运营中，核燃料占的成本很低，与煤炭相比，在能源上节省的成本至少是数万亿美元，完全可以支付重大核事故引起的损失。所以，从经济和人员损失的角度来说，核电都应该远好于燃煤。 100 年内，就算发生几次重大核事故，整体来说，核电还是合适的。如果再考虑环境、运输等方面的好处的话，核电更有优势。这里要注意，有些人可能会觉得以太阳能、风能为代表的新能源可以取代核能。太阳能、风能因其不稳定性，虽然可以作为重要的能量来源，但不太可能成为主要的、可靠的能量来源。八、应该如何看待核能上面我们已经看到，至少与煤炭相比，核能无论从经济上，还是对人类社会更好。那我们如何看待核能巨大的潜在危险呢？毕竟，一次失控核事故，将释放可以杀死几亿人的放射性。首先，不可能有几亿人挤到破坏了的反应堆边接受核辐射，随距离增加，危害能力衰减很快。其次，放射性随时间指数衰减。第三，我们本来就在时时刻刻接受辐射，有些高海拔地区的人接受的辐射量本来就比低海拔地区的人高几倍。辐射剂量比本底增加几倍乃至几十倍对人体没有明显危害。第四，除了甲状腺癌，辐射并不明显增加别的癌症和出生缺陷数目，而甲状腺癌有很高的治愈率。另外， 100 年内，我们完全可以期望医学继续快速发展，提高癌症治愈率，从而将核事故的损失降低到最小。想象一下，几十万年前，原始人刚学会用火。火对当时大多数人来说，是一个可怕的东西。当时几乎所有的动物都怕火，现在也是这样。火对野生动物来说，非常可怕。它会烧伤人，烧伤的人非常难受。但火也有好处，可以带来温暖和光明，使人类可以在恶劣的自然条件下生存；可以驱赶野兽；还可以煮熟食物，让食物容易消化，这样食物来源更广泛；煮熟食物还可以杀死很多细菌病毒，从而减少生病；火烤熟的食物也非常可口。但是如果有人想把火带回到大家住的洞穴里来，还有很多风险。比如可能睡着了滚到火边被烧伤；小孩容易被火烧到；火势失控；通风不好引起缺氧，“造成大规模人员伤亡”；无论冬夏，都要去外面捡很多柴火，“引起资源和环境问题”，等等。干旱季节火的危险更大，“可以大面积摧毁人类赖以生存的家园”，造成巨大的灾难。因为如果森林被烧了，食物就没有了，生态要几年几十年才能恢复，而对于采集时代的人们来说，几乎没有“战略粮食储备”，这是灭顶之灾。大家可以看出，利用核能的好处和问题和我们祖先几十万年前用火是类似的。古人是否也曾有激烈的辩论，我们不得而知。但我们可以确信的是，古人最终掌握了火。火成了文明的象征，成了划分人与动物的标志之一。火有没有给人类带来痛苦？一定有，而且很多。人类历史上的大规模火灾，或者战争用火，造成了大量人员伤亡。但是如果不用火，世界上就不可能出现那么多人，不可能分布在那么广的区域。所以对于人类这个物种、或者人类文明来说，用火带来了大规模的发展。用火的过程也许是曲折的。可能有部落用火就发展起来了；有些部落用火造成了灾难；有些部落开始没有用火，后来学会了用火；也可能有些部落一直都不用火，在与自然和其他部落的竞争中处于劣势，慢慢灭亡。为了限制火给人类社会带来的危害，我们采取了一系列办法，包括制定消防法规，加强消防宣传，开展消防演习等。能源是社会发展的绝对刚性需要，在今后的几万几十万年内，核能足以满足这一要求。一两百年之内，更安全清洁的聚变核能也应该能够发展起来了，这样以后上千万年都有了能源保障，人类可以专心地发展下一层次的文明。九、如何看待现有核能技术的安全性中国因为核能发展较晚，堆型总的来说更安全。现有的二代半技术其实已经非常安全。三代技术还没有经过验证，长期来看要比二代、二代半安全，但考虑到尚无运营经历，初期的安全性个人觉得不会比二代半更好。因为一般来说，新系统研制和投入使用阶段是最容易出安全事故的阶段，这时设计缺陷尚未暴露出来，操作人员也尚未掌握规程。因为反应堆必须在任何情况下保证冷却，所以三代技术强调在失去外部动力下堆芯的冷却保障，虽然比二代技术有所改进，但是没有本质地改善核能的安全性。前一段国内媒体在宣传第三代特别是 AP1000 安全性时有一个奇怪的现象，那就是一面倒全是厂商的广告词，而这些广告词是由作为业主和管理方的核电管理和运营部门说出来的。我们有些太好说话了。国内也有单位认为自己的技术属于第四代，绝对安全。实际上该技术还非常不成熟，还很多问题需要解决。该技术虽然研究人员作了很多工作，取得了一些成果，但目前所有研究基于一个非常小的实验堆，离实际运营有非常大距离。且该堆型功率不能做大。堆小了，成本高，数量大，核反应堆显然不适合到处放。个人认为，要全面评价新一代反应堆的安全性，那种百万分之一、千万分之一的分析是不够的。核反应堆建成后要工作五、六十年，甚至八十、一百年。一百年内，很多看起来很小概率的事情可能发生。比如如果真的像有些人预测的那样，本世纪中叶海平面要上升几米的话，沿海核电站的安全性都要大打折扣。如果我们决定大规模采用核能，达到本世纪末 300 到 400 个堆的水平，必须做好发生一到两次大规模核事故的准备。十、其它风险除了技术方面的风险以外，核反应堆还会带来别的一些风险。核电站对军事攻击和有组织的蓄意破坏是没有办法的。在核能为社会主要能源的情况下，在受到威胁时停堆也不是一个好的选择。但如果都是核能国家，相互之间的攻击也不太可能。希望核时代的世界更和平一些。恐怖活动的问题要复杂一些，但一般恐怖组织没有那么大的行动能力。另一个问题是核扩散，也就是原子弹原料太容易获取了。这其实也有解决办法，核武器毕竟还是有很高的技术壁垒。以后控制核扩散的技术和管理方式也会改进和发展。另一个风险是，气候变化、核电厂所在地地质变化等原因引起设防标准降低。这需要定期评估所有电站的安全性，做出相应安排。十一、应该做好哪些准备如果我们决定大规模利用核能，则整个社会都要做出改变，以适应核能社会的到来。管理方面，应该加强安全监控，成立全国性应急处理小组。加强紧急事故处理演练。协调跨学科跨部门的相关研究和规范等，控制厂区附近人口和产业规划等。我国以前的核能是直接与国防挂钩，没有建立完善的民用核能管理体系，主要表现就是没有相关法规。法律方面，明确核电厂的安全责任和事故赔偿责任，建立核安全强制保险体系，储备足够的社会资源应对可能发生的恶性核事故。立法可以参考消防、交通安全方面的法律。核能安全管理常态化，正规化。国际政治方面，世界人民应该变得更理性、更和平，推崇发展而不是战争。作为主要的核国家，应该尽力维护世界和平，并建立核安全机制。技术方面，包括新堆型的安全设计，提高安全裕度。危机应对相关技术，比如防辐射机器人技术，远程控制技术等的开发。医学方面，包括辐射相关疾病的治疗和控制，癌症治疗和预防，出生缺陷控制等。要全面加强涉核医学研究。社会和公众教育方面，要告诉公众全面的核能和核辐射知识，在核电厂址附近社区中开展广泛的核教育、制定疏散规划、定期疏散演习等。科学方面，加快聚变核能研究，尽快进入聚变核能时代，从而彻底解决能源问题。十二、总结核能有巨大的优势，也有很大的风险。相对于它的巨大贡献，对整个社会来说，风险还是处于可控制的范围。还可以采取很多措施降低核能的风险，科学和技术进步也可以减轻核事故的危害。即使在 100 年内发生一到两次大规模核事故（这一事故概率已经远远超过现阶段核反应堆的设计值），相对于燃煤带来的社会代价，危害还是要小很多。在聚变核能大规模投入使用之前，如果需要取代煤炭，还有相当长一段时间必须使用裂变核能。即使聚变核能开始运用，也还将有一段很长的过渡时间。在今后的一两百年，或者更长的一段时间内，人类社会将是一个裂变核能为主的社会。建立一个安全的核能社会，需要全世界人民共同努力。几十万年前，虽然知道火的危险，我们的祖先还是选择了火，使人类完成了由动物到人的转变。这一伟大的选择使人类能够走出摇篮，足迹遍布全球，支持人类先继完成农业革命，工业革命，信息革命。如果没有使用火，就不会有今天的我们在讨论是否应该利用核能。到了二十一世纪，这种化学之火已经不够用了，无法支持人类进一步的发展。我们需要新的火，这种火就是核能。核反应产物中有一部分碘 135 ，它衰变为氙 135 ，半衰期约 6 个半小时。还有一小部分氙 135 是直接裂变产生的。氙 135 的热中子吸收截面非常大，能够降低中子浓度，引起反应率下降，所以叫氙毒。正常运行时，氙 135 的浓度是稳定的，它吸收一个中子嬗变为稳定的氙 136 。当反应堆功率下降时，中子浓度下降，氙 135 的浓度比该功率下稳定运行的浓度高，这样就会多消耗一些中子，进一步降低反应堆功率。 40 、 50 小时候才能达到新的平衡。如果这时想提升功率，正常情况下是等多余的氙 135 消耗掉，需要几十个小时。反应堆功率提升时，情况相反，多余的中子降低了氙毒浓度，从而使中子浓度更高，反应堆功率也就更高。氙毒带来了正功率系数（与功率变动正反馈），是核反应堆非常忌讳的。; 个人分类: 能源观察|17638 次阅读|17 个评论

【译稿】教育，大众文化和能源: Jacking 2011-5-14 21:26; 作为一个艺术家，我很高兴能够进入到核能领域，但是我没法忘记曾经那种对于能源无比困惑的感觉，那时我还天真地认为生物质能和太阳能是一种可行的方法。我首先描述一种很多年轻美国人正在面临的问题，然后从另一个角度来讨论能源问题。你愿意跟我一起用新的角度看问题吗？假设你现在是一个刚刚毕业的大学生，获得人文艺术领域的心理学学位（根据普林斯顿的报告，心理学是第二受欢迎的学位）。获得这个学位需要很多核心课程，比如政治学，生物学，化学，还有少量的哲学，这些课程任务是为你展现一个正在等着你的“真实的世界”。当你开始找工作时，你发现很多更自己生活切身相关的问题，而这些问题可以归纳成一个主题：能源。经济问题，日常消费，燃气价格，工作岗位和国际区域的政治斗争，这种种问题似乎都与能源有关。心理学并没有涉及很多能源的知识，不过一学期的政治学已足以表明能源是国际和国内争论的一个重要方面，并且影响着经济发展。“生物学导论”课程让我们惊讶的发现生命是在碳的基础上形成的，而碳可通过各种不同的途径形成能源通，例如光合作用。而化学描述了通过打破碳链接而释放能量的方法。哲学带来了关于我们如何获取和使用能源的伦理问题，不过这些好像超出了本文的内容。但是，最大的问题是，没有一门专门的能源课程来帮助我们将这些关于能源的不同方面的内容综合起来。因此，你从哪里可以获取关于能源的全面的信息，并应用于你的生活工作中？政府机构，企业，和媒体都有用很多不同的，甚至是相互矛盾的观点。这并不是文化共识或通过常识来辨别的问题。最糟糕的事情是，这个问题意味着找工作将会变成真正的艰难，并且没有任何迹象表明情况在好转。面对这种困惑，公众文化似乎可以填补这个空隙。通过新闻或因特网，我们可以知道煤炭对对环境是有危害的，天然气会污染水源，石油则会引起众多的国际利益的竞争，而且会提高所有物品的价格，而福岛事件对核能的影响善无定论。可再生能源对于大多数人来说是一个有不可及的梦想，因为它们需要大量的个人投资，并且大多需要在一些农场附近。在我看来，越来越多的大部分美国人，尤其是青年人所面临的问题提供了一些有价值的线索，这些线索将有助于我们让公众知道更多的关于能源的讨论。首先，我们的教育体系没有为公民提供一些讨论能源问题所需要的基础知识。而事实是，大部分公众，包括大学生，根本不理解这些问题就是什么，坦白地说，是一头雾水。从小学到大学，课程一分再分，以致无法形成一个宏观的思维。能源在众多学科中是一个首要问题，它必须给予特殊的注意。我无法理解为什么没有一套针对各个年龄阶层的能源课程，而且核能应该给予更多的关注。也许只有到了能源是一个必然选择的时候才有这种可能。在我看来，我们的能源政策是由于我们能源教育缺失的结果。除了教育之外，我们需要致力于将核能融入到大众文化中。一个好的产品需要一个好的品牌管理。核能企业需要通过大众媒体，主流媒体，广告等形式来大规模地加入这个活动。其他形式的能源致力于良好的投资，良好的组织，大规模的广告等。这不是一种低俗或操纵性的做法，它将成为美国文化中重要的一部分。核能已经极大地被误解，如果我们需要得到公众的支持，我们必须提前做出努力。在一个民主国家，公众意识直接影响到立法机构。如果美国民众不想发展核能，我们的政府是有责任反应民众的意愿的。如果美国民众要求发展核能，我们的政府将顺从民意。从这个角度看，我们的障碍并不是技术问题和立法问题，而是让消费者想购买我们的产品。不论核能企业拥有多么良好的技术背景，如果这些技术想成为可行的商业产品就必须让民众接受这些技术。基本上，美国人只关心他们的工作和照顾他们的家庭，而只有在出现了一些关系到他们日常生活的问题时才会关注能源。再考虑我们应该和公众交流，通过教育和大众文化，这是和研发技术、申请许可证等事情是同等重要的。这已经缺失了几十年，尽快很多工业界的人讨论增强工作交流的能力的需要，行动比以前更重要了。随着越来越多的美国人问到关于能源的问题，我必须准备着回答这些问题。作者： Suzy Hobbs 是 PopAtomic Studios 的执行理事， PopAtomic Studios 是一个致力于用视觉和文化艺术来丰富核能讨论的为盈利组织。翻译：核技术网摘原文： Education, popular culture, and energy; 个人分类: 核能科普|2459 次阅读|0 个评论

[转载]美国宣布未来能源安全蓝图: nooney1986 2011-4-21 13:13; 美国奥巴马总统3月30日在美乔治敦大学发表讲话，宣布了美国保障未来能源安全的蓝图。美国未来能源安全蓝图是在中东局势紧张、日本又遭遇核危机的情况下推出的。奥巴马提出了2025年前石油进口减少三分之一的目标。奥巴马还指出发展清洁的替代能源和提高能效是永久性减少对石油依赖的唯一办法。奥巴马总统在讲话中特别谈到了核能。他说，核能提供了美国五分之一的电力，而且核能不产生二氧化碳排放。因此，如果能够确保核安全，核能可以为应对气候变化做出重大贡献。奥巴马承诺要确保核能安全。鉴于日本的核事故，美国已经要求核管制委员会做出全面的安全评估。评估的结果以及日本的教训将用以指导下一代核电站的设计和建设，而不是简单地放弃核能。在未来能源安全蓝图中，美国提出要通过贷款担保支持，慎重地进行核部署。美国还提出，希望与发展核能的国家一道建立新的核能国际框架，共同保障必要的基础设施、安全以及核不扩散。美国还承诺要发展“核燃料租借”这一商业概念，使所有国家都从核能受益，并防止危险技术和材料的扩散。; 个人分类: 未分类|1067 次阅读|0 个评论

对方老师《浅谈核电的来龙去脉及若干关注的热点问题》的若干注释: liwei999 2011-4-6 09:10; 对方老师博文《浅谈核电的来龙去脉及若干关注的热点问题》的若干注释作者: mirror (*) 日期: 04/04/2011 05:21:03 正如方老师题目所说的那样，是 “浅谈” ，所以有些地方有些缺陷。这些事情是无法避免的，因为方前辈并不是这个专业的人士，接受“被邀请”也是出于热心肠。坦率地说，这个“科普”是个难题。不愿意谈论这个话题的原因第一是因为说了也没有什么人能够理解，第二，这个话题涉及到了国家核武器的一些政策问题。核工业的今天可以说都是继承了核武器开发“财产”。比起上万颗核弹头、上百艘核动力军用舰艇来，核电站的风险真不算什么。至少说是具有同样的风险。冷战之后核弹头的风险虽然小了下来，但是毕竟这些东西在地球上还存在着。核动力这样的东西，一旦出现了，哪怕是人类的“孽种”，也只有接受了。就如同是对自家“孽种”的孩子那样。艾森豪威尔“为了和平的原子能”的说法不过是为了原子弹的存在和持有要来一个“名份”，并没有“为原子能和平利用铺平了道路”的说法。与卫星发射的事态相同，核能、核反应堆的发达，在一开始都是以军事利用为目的的。中国的核武器是为了“防御”（世上人人都说有武器是为了防御）。但是这个“说法”并不能消除为了核武器开发作出牺牲的人们的存在，也不能消除持有核武器的风险。这张牌的存在意义超过了是否使用，而在于是一张“入场券”、一个资格、一个地位。与穿西装打领带的意思差不多。 “核反应堆不是原子弹”的提法并不能说明问题的本质。一颗原子弹的核物质的量比较少，不过是公斤的量级。广岛的炸弹不过是5％的核燃料参与了反应。因此污染的特征是辐射物质的量少而范围大。相反，核反应堆的辐射物质的量要必炸弹的多2－3个量级。虽然污染范围不大，但由于量很多，处理起来也有困难。需要理解不同的模式中的不同类型的困难。在对付事故的设计问题上，人们需要理解设计的现场。在设计上不可能设想所有的东西都损坏了。这与其说是个工程问题不如说是个哲学问题。由于核技术其源于军事，所以很多思考都是为了军事优先，而不是安全第一。这个事态是“胎里带出来”的，没有办法。方老师博文中最大的问题是没有能说明什么是核能发电的“核心技术”以及核能利用的新思考和具体工程上难题。并且因此有些误导读者。比如说 Quote 中国核工业集团公司2010年7月21在北京宣布：由中核集团中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆(CEFR)达到首次临界。这是中国核电领域的重大自主创新成果，意味着中国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。说得不好听些，这些说法有些像当年国民党说国军对共军大捷的说法。固然从无到有是个零的突破，但是工程的核心问题乃是设备的使用寿命。如何对付液体金属对管道的腐蚀问题乃是个重大的工程问题，没有这个领域的突破，就不可能有商业的快堆。 kWe大约是指电力的功率数，这个数量是热功率的30％的规模。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|2695 次阅读|0 个评论

核能与热能的事儿: 热度 2 liwei999 2011-3-21 17:49; 核能与热能的事儿。作者: mirror (*) 日期: 03/21/2011 03:39:32 有人对核安全专家郁祖盛解释反应堆的热能的来源有些“微词”。的确，“这个热能实际上就是中子通过水，水叫慢化剂也叫冷却剂，中子和水分子之间产生摩擦，生热就利用这个热能。摩擦生热，但是它是中子和水分子之间的摩擦”的说法有些不入耳。但是人家是核安全的专业，不能强求知道核物理上很详细的事情。当然，这也说明国人专家的“档次”比较低，或者是明白人不愿意“抛头露面”。核能从哪里来的故事应该算是常识了。它来自核子之间的“结合能”。这个“结合能”通常要比原子之间的“结合能”大一百万倍。这个“结合能”是如何转化到热能的呢？能把这个事情（现象）说匀乎了并不容易。但是这个“结合能”最终要变成热能的结果是可以知道的。因为热能是能量形式中最低级的东西了。从“高级”走向“低级”的道理也是“物理”。所谓能不容易，是说看起来简单，但是编起故事来比较难。都知道摩擦生热。但是如何解释摩擦生热这个现象呢？以为不难的人不妨试试解说一下。核裂变的“引信”是低能的中子。但是裂变释放出来的能量载体的大头并不在那些小粒子上，而是在那些大块儿的“核裂片”上。U236的两个大“核裂片”一个大约在95的质量左右，另一个在140的质量左右。具有动能的“核裂片”与周围的原子（核）碰撞，经过平均飞行距离（数十微米的量级）后，动能变成了热能。用水的作用第一是为了除热，带走这个核分裂产生出来的热能，第二是为了作中子的减速剂，使高速中子变成低速的，增大中子捕获反应的截面积。由于核燃料的能量密度大，产生的热密度也大。所以要做成很细的燃料棒，增加冷却的面积，“分而治之”。一般人对材料状态的理解都局限在固态和融化这样状态变化上，而专业上往往注意热应力。水冻冰之后水管涨裂的现象也要分类在“热应力”范畴。因此，核燃料棒在融化之前就会有应力破损，由此放射性物质会泄露到冷却水中并随着蒸汽跑出来。虽然这样的泄露量很少。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|3849 次阅读|1 个评论

不同人看待核能的角度是不同的: 热度 7 cutefay 2011-3-19 14:32; 日本核泄漏事件也引起科学网上众多博主对是否应该发展核能的讨论。观点基本分为两种：1、不能因噎废食，还应大力发展。2、为了民众安全，不应该发展。我觉得，是因为不同人看问题的出发点不同而引发的。先说说反对方的出发点：完全是一种为民着想的思路，不希望中国也因为核问题而伤害到百姓。这种观点应该说愿望是好的，能够有这种意识的人是仁爱和正义的。再说说支持方的出发点：是一种从国家战略全局考虑的思路。核能虽然具有隐患性，但为了国家发展，没有其他的发展了。如今这些新能源当中，风能和水能受地域所限，不是每个地方都能发展，何况三峡这样的水电站也存在更多的问题。生物质能虽然可以为人类提供资源和液体能源，但是目前在技术上和环境上也存在着一些问题（我是曾经生物质能研究的，虽然我不想说生物质能的坏话）。太阳能目前成本太高，划不来。并且这些其他新能源的问题不是三年五年能够解决的，有可能需要十几年乃至数十年的时间才能够真正解决。而只指望着煤和石油也不行，那么虽然核能有危险性，但现阶段也只能通过发展核能来满足国家对能源的需要了。试想：如果能源供应不足，如果我们的家里天天停电以节约能源，如果电费上涨了很多，那么民众肯定又不乐意了。其实，我觉得国家也是一种不得已而为之的方式：明明知道核能有一定的不安全的因素，但没有其他更好的选择，也只能如此。这就像“苛政猛于虎也”，明明知道老虎危险，但没有办法，只有自己提高安全性，别被老虎吃掉了。不过，这两者有所不同的是：中国地大物博，可以通过牺牲一小部分地区的利益来建设核电站，以满足整个国家的需求。然而，被牺牲的地区要付出着多大的代价啊！就像是在当地埋了个定时炸弹，或许现在不会爆炸，经过几十年或者上百年，出问题的风险会越来越高，以后的子孙还怎么活啊？因为国家要在我家周边建三座核电站，我们那片地区就是被国家牺牲掉的地区啊！所以我不希望如此，内心充满了悲哀。我想，倘若国家要在陈安博士家附近不到一公里的地方建一座核电站的话，或许陈安博士对发展核电的观点就不会像现在这样这样潇洒了，或许也会像我一样，在理性上认为国家目前也只能发展核电的同时，感性上又会有一种不希望自己是被国家牺牲掉的人。所以，我觉得无论大家持有什么观点，都是从不同的角度出发做的分析。只是立场不同导致的观点不同罢了。; 个人分类: 时事*评论|4240 次阅读|16 个评论

核电站也该换代了: 热度 1 liwei999 2011-3-14 17:22; 但是每年消耗十亿吨以上煤的状态也是个十分令人担忧的事态。作者: mirror (*) 日期: 03/13/2011 20:31:35 为了获得核武器的原料，当年人们选择了固体燃料棒的构造。因此也就有了融化的说法。铀的比重又很大，没有什么材料在高温下可以托得住那么高密度的物质。所以有了那个好莱坞的电影故事。如果不是为了获取核弹头原料，燃料可以用融盐的状态。这样的设计在正常态是液体，出现异常就会变成固体，比今天固体燃料棒的设计要合理得多。这些电站也都有小四十年了，也该换代了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|2056 次阅读|1 个评论

[转载]美国最新公众调查显示71%的人支持使用核能: 热度 1 Jacking 2011-3-2 10:24; 美国最新公众调查显示71%的人支持使用核能 2011-3-1 16:06:18　国际电力网　网友评论美国公众对核能的支持率依然很高，最新的调查显示71%的人支持使用核能。受美国核能研究所（NEI）委托，比斯康提研究公司与吉孚富凯罗普顾问公司于2月10日至13日期间对1000名美国公民进行了电话调查。调查显示，89%的美国人赞成在减少温室效应气体排放的同时，着力发展包括核能、水能和可再生能源在内的低碳能源发电。只有10%的人不赞成这种做法。84%的被调查者表明他们认为核能对于满足美国未来电力需求很重要，而只有11%的人认为其并不重要。调查结果显示公众已普遍认识到核能的优点。84%的被调查者都或多或少的认为核能可提供可靠的电力；79%的人认为核能可提供价格合理的电力；79%的人认为核能有利于经济增长以及增加就业机会；77%的人认为核能有利于洁净空气。比斯康提研究公司主席安•比斯康提曾评论道：“近几年核能的支持率持续上升，这可能是由于公众愈加认识到该项技术的一些优点。”她还说，“美国总统已经连续两年在国情咨文演讲里明确地提到核能。” 比斯康提研究公司还指出，最新的调查是在“南非与中东骚乱导致油价大幅上涨”不久之前进行的。其进一步指出，“世界产油区域的骚乱和历史上油价的大幅增长使公众关注的焦点越来越转向核能。” 调查结果显示公众普遍支持延长现有核电反应堆的运行年限和建设新反应堆。约有88%的人同意对达到联邦安全标准的核电站延长运行许可。此外，80%的人认为公用事业应现在就进行准备，以便今后几十年里如有需要，新核电站可以立刻投入建设。三分之二（66%）的被调查者赞成国家在未来建设新核电站，但是30%人表示不赞成。四分之三（76%）的人表示可以接受在已运行的核电站增加建设新反应堆。调查显示79%的人赞同联邦政府应为包括核能在内的低碳能源科技提供贷款担保以“启动投资以及保持美国的竞争力”。只有一半多（58%）的被调查者认为乏燃料能安全可靠地保存在核电站现场。然而，80%的人还是希望乏燃料被保存在远离现场的安全设施里，直到出现永久的保存设施。 “很明显，核能的相关信息已通过媒体为普遍大众所知晓，” 比斯康提说道。“并且大众对于核电站安全的观念在过去的几十年里发生了转变。这次的调查表明67%的美国民众认为核电站是安全的，而在1984年这个数字只有35%。”并且，78%的被调查者认为现今的核电站是安全可靠的。比斯康提研究公司这次进行的调查表明美国公众对核能的观点在过去的一段时间里发生了巨大的变化。从1983年比斯康提研究公司第一次进行调查显示49%的美国人支持使用核能起，公众对核能的支持一直在持续稳定的增长。2010年3月进行的一次类似调查显示有历史最高的74%的被调查者支持使用核能。; 个人分类: 核能科普|2469 次阅读|1 个评论

[转载]200 MWe小型模块反应堆：西屋的又一个里程碑: Jacking 2011-3-2 10:23; 西屋公司已正式推介其200 MWe小型模块核反应堆（SMR），并表示准备在美国能源部的示范项目中发挥作用。该堆型为一体化的压水堆，所有主要部件都安装在反应堆的压力容器内，可完全在工厂内预制并能通过铁路运输。西屋SMR的非能动安全系统和部件都是基于AP1000的已有设计，而AP1000是目前中国三门和海阳正在建设的堆型，也是美国沃格特勒（Vogtle）和萨默尔（VC Summer）两个新建项目的指定堆型。小型模块反应堆的堆芯和压力容器堆内构件是从AP1000的设计中演变而来的。模块底部的堆芯是由与AP1000类似的17x17的燃料组件构成，但降低了高度。压力容器堆内构件经过修改，用于小型堆芯，并为内部控制棒驱动机构提供支撑。水平安装的轴流屏蔽电机泵为反应堆冷却剂系统提供驱动头，一台紧凑型的蒸汽发生器和与反应堆压力容器顶盖一体化的稳压器构成了小型模块反应堆的完整设计。西屋公司的技术总监Kate Jackson称，小型模块反应堆将为这个世界快速变化和多样性的市场提供另一种安全、廉价和可靠的清洁能源。他指出，“西屋公司将我们所掌握的核电厂运行、设计、认证以及非能动安全性的知识融入到一个小堆型的设计中，将为我们的电力客户提供更多选择。一般来讲，相比典型的核电站，小型模块反应堆在不同情况下体现出许多优势，比如，当某地的电网系统不能承载1000 MWe核电站的负荷，或者核电站须建在偏远地区时。小型堆有望进一步简化设计，通过批量生产提高经济性，降低选址成本，并且能在发生故障时体现高度的非能动安全性。目前，世界上许多功率在25兆瓦到300兆瓦的小型反应堆都处在不同的开发阶段。西屋的一篇新闻报道称，小型模块反应堆是“ 能源史上的又一个里程碑”。同时，西屋公司也表示其过去一直积极地为美国能源部即将出台的小型堆项目做准备，谋求成为“领先的行业合作伙伴”。2010年5月，美国能源部长朱棣文宣布提供2000万美元用于第四代反应堆包括小型堆的研究和开发。此外，总统奥巴马本周初提交的预算申请中包括了将用于支持小型模块化反应堆研究的9700万美元。; 个人分类: 核能科普|3580 次阅读|0 个评论

重提核能: liwei999 2010-10-21 18:29; 镜子老师：请看看这篇文章：行波堆和新型核能能源 (170 bytes) - 吴礼 2010-10-20, 10:52AM (152 reads) (70111) http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,70111,70111#msg-70111 提上来应吴嫂的核能话题。 (2627 bytes) Posted by: mirror Date: October 20, 2010 07:57PM 不能说技术上有什么创新，但是能够重提核能，就是回归主流了。引用: 原文中说：核电行波堆的名字借用了无线电技术的行波管，但是物理本质截然不同。行波管是利用电子枪发射的电子注在聚焦系统中给同向传输的微波传递能量，从而放大微波信号。这种解说是个最令人头疼的说法了。因为是用另外一个大家听不懂的名词取代了这个。行波管就是个大家都不熟悉的东西。这句话大约是要说明这样的事儿：行波堆反应堆的名字借用了微波技术的行波管，但是物理内容截然不同。行波管是一种微波放大装置，它利用高能的电子束与真空管中的微波发生相互作用，把电子的能量传递到微波上，从而放大微波信号。引用: 原文中说：这些新型核反应堆有不少和行波堆一样，采用乏燃料+快中子+钚裂变方案，但是仍然存在核废料分离或存储问题。例如法国和中国正在试验和运行的第四代钠冷快堆，还是需要定期更换堆芯并对其进行分离，以便重复使用新产生的钚燃料。分离的技术和成本，以及随之而来的核扩散风险使得这些方案不尽人意。相比之下，行波堆比较好地回答了这些问题。如果它能够克服技术上的一些关键难题，比如行波堆堆芯可以连续工作40年，甚至高达100年，如何保证结构材料例如快中子反射层、特别是钠或其他液态金属循环冷却系统在恶劣条件下长期稳定工作等，将带来能源技术的一次革命。这个说法也是个套话。如果两个字十分可怕。一百年来人的自私表现在更多地考虑个体的长寿，而忽视了作为人类整个种的存命时间。近来人们意识到环境问题也是对此事的反省吧。但是在学术上还是有滞后，还是要研究如何长寿、如何炼丹。人类选择能源的边界条件至少有三个：自然法则（物理法则）、经济法则和伦理的法则。太阳能的问题是违反了前两个，过分地强调了伦理的法则。物理法则认为：从高品位能源到低品位的方向可以自然。这个品位差就是人类经济活动的利润。论品位可以有多种指标，其中能源密度＝单位体积、面积内的能量，也是个重要的因子。人类用金做货币的一个理由就是因为金的密度大。说了这么多废话，这个行波堆到底是个什么东西呢？叫做液态钠循环冷却快中子燃料增殖堆（炉）比较合适。核心的概念就是投入1份燃料，可以增殖到1以上。之所以人们看重物理学家，因为他们的确是有所发现。为了燃料增殖就要用快中子（高能中子），为了维持这个高能中子的高通量环境（氛围）的连锁反应就要使用不减速的冷却材料。数来数去也就是金属钠合适了。这是个走铀－钚循环的回路。所谓的革命是说走融盐（NaCl）＋钍燃料循环的路。用铀的技术是烧煤，而融盐（NaCl）炉则是烧油的思路。后者的技术之所以没有被看好是因为不利于提取核弹头的原料，而不是因为其它的理由。911之后，有利于提取核弹头原料的长处恰恰变成了美国人担心的短处了。因此，新生代的反应堆必然是走融盐的技术。这个道理应该是很明显的了。分散能源设置也是个有益的思路。可以省去很多变电、送电的设备，达到电热共用的效果。用电再来加热水就是个系统的浪费了。但是人们的生活里，有一半儿的电里是用来烧水。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,70165; 个人分类: 镜子大全|3182 次阅读|0 个评论

“隐性”的错误（mirror）: liwei999 2010-9-5 23:44; 隐性的错误。 (1406 bytes) Posted by: mirror Date: September 05, 2010 01:22AM 小炉匠文章的可读性不亚于著名的方博士。也巧了，记得方博士也写过二十亿年前的核反应堆的话题（《破解世界之谜》）。那时讨论过是链式反应好还是连锁反应好。所谓隐性的错误是说这一段引用: 肖老师说到：原来刚从铀核裂变出来的中子，跑得飞快，转眼就飞得很远，只有很少的机会核周围的另一个铀核相撞引发另一次裂变。这时如果在周围放一些较轻的原子核，如碳，氢和氧核，使那快中子与轻原子核相互作用变得较慢，就能大大提高与另一个铀原子核相撞的机会。原来刚从铀核裂变出来的中子，跑得飞快，转眼就飞得很远，只有很少的机会核周围的另一个铀核相撞引发另一次裂变。这时如果在周围放一些较轻的原子核，如碳，氢和氧核，使那快中子与轻原子核相互作用变得较慢，就能大大提高与另一个铀原子核相撞的机会。这样同样多的铀燃料，减速剂多些，慢中子就多些，核裂变的速率就高，反之减速剂少些，慢中子少，核反应速率就低。今天的核堆就是用这种原理，用插入减速剂来维持制平稳的裂变速度。为了突出这个隐性的错误，不妨改说下雨时跑起来比走路要少挨淋。如果这个问题都想不明白，真就不好意思在科学网上混了。用同样质量的原子核减速快中子的效率高。这个事儿不难理解。但核反应截面积大小的事儿不大好解释，因为这涉及到原子核内部结构。说慢中子的德布洛意波长比快中子的长，容易引起新的核反应是个比较折中说法，也是镜某近来的学习心得。这些年来，镜某对核能的认识也是从认为好变到坏，然后再由坏变成好了。人在变，事儿也在变。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,65933,65933#msg-65933; 个人分类: 镜子大全|3221 次阅读|0 个评论

核能的新机遇（mirror）: liwei999 2010-8-21 17:38; 核能的新机遇。 (1526 bytes) Posted by: mirror Date: August 21, 2010 01:56AM 都忘了奥巴马去年得炸药奖的事儿了。得奖的理由是向世界声明了美国负有消灭核武器的责任。911之后，人们认识到了恐怖主义的厉害，产生了认识上的相变：比起核大国的核攻击的风险来，拥有核武器和核武器的原料的风险、以及受到恐怖分子核攻击的危险性更大。从地球上消除核武器不但要销毁核弹头，而且要处理好弹头的核原料。为此，只有把这些核原料用起来才能达成良好的管理状态。不论核能发电有什么问题，就冲销毁核弹头这一条，核电站就有存在的必要。这算是一个核能的新机遇了。但是以235U为燃料的反应堆会带来更多的钚，也就是说，用原来的设计会产生新的核弹头原料。当初铀反应堆的设计就是为了生产核弹头原料钚的，因此目前的各类和平利用的反应堆本身也是制造核武器的温床。为了从制度上消灭核恐怖的风险，有必要从反应堆上革命。这就是第二个新机遇了。要把现有的核弹头原料消费掉，还要不产生新的核弹头原料。这个新机遇就是利用232钍的反应堆了。烧上百十年，这几十年积累下来的核弹头原料都烧掉，而且不再有新的核武器原料产生。这显然是个天大的好事情。更可欣慰的是232钍的含量在地壳里比铀要多几倍，而且由于稀土的关系，中国的232钍储量也相当可观。简单地算了一下，太阳能发电可以成事儿的可能性不是很大。理由就是成本划不来。核恐怖无疑是个坏事情。但是如果因为这个引发了人类要根绝核武器，那就变成了个天大的好事情了。就如同毛泽东讲日本侵略中国那样：如果没有日本人的侵略，共产党不会打败国民党得到大陆。以232钍为核心的能源很可能是中国崛起的一个机遇。至少不要每年烧十几亿吨煤了，烧煤＝蒸汽时代的能源＝没戏。烧油的文明也干不过美国。炼丹术（制药业）比起这个纯正的炼丹术（＝元素的变换）来，基本上是小巫见大巫了。年轻人在择业上可以考虑一下这个232钍。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,65348,65348#msg-65348; 个人分类: 镜子大全|2084 次阅读|0 个评论

能源问题的一些随想: WFFFFF 2010-7-7 09:04; 原文发于 CESPN论坛： http://www.cespn.net/bbs/viewthread.php?tid=3856 。地球上的能源归根结底都来自核能。现阶段生物质中储存的化学能和地球上的风能，来自太阳能，太阳能来自氢核聚变释放的能量。水力发电必须要有水的势能，势能由地球引力产生，但水能够被输送到高处，没有太阳辐射造成的水蒸气蒸发是不可能的。因此，水力发电也离不开太阳。另外，煤炭和石油这些能源来自远古太阳能的生物储存。还有一种能量形式叫地热。这种能量应该是地球形成时期储存在地球内部的，不是来自太阳辐射。换句话说，没有太阳地热照样存在。那么地热是如何而来？这就牵涉到地球是如何形成的这个问题。地球应该是由各种尘埃和陨星互相吸引和碰撞而形成。这些尘埃和陨星本身是运动着的，有动能。碰撞后结合在一起，他们的动能转化成了热能，储存在了地球内部，形成地热。那么这些尘埃和陨星为何运动。这个问题就更加深入，可能牵涉到宇宙是如何形成的。我猜想尘埃和陨星的动能应该来自核能，核聚变或裂变产生巨大能量，形成爆炸，爆炸产生大量运动着的尘埃和陨星。这其中的一部分，形成了地球，他们的一部分动能转化成了地热。由此，可以得到下面的结论，即核能是根本性的和巨大的。现在人类面临着能源问题，解决这个问题的根本途径我认为是开发和利用核能。想象一下，如果人类能够发明出纽扣大小的核电池，为汽车、火车、飞机、潜艇、轮船、航母、宇宙飞船、航天飞机、各类工厂、企业和办公大楼，提供长期和巨大的能量，那将是非常完美。尽管如此，有一点值得指出，光用核能是不行的。人类需要各种形式的能源，也就是说，能源的多样性很重要。核能为主导，其他多种形式的能源为补充，这应该是未来理想的能源模式。这是因为每种形式的能源都有他本省的长处和局限。面对不同的情况，需要和阶段，人类需要不同形式的能源。; 个人分类: 学术科研|1234 次阅读|0 个评论

核电站安全吗？: songshuhui 2010-7-4 23:47; 小蓟夏静好发表于 2010-06-30 13:45 1997年的一部纪录片《前线》里，请很多公民写下了他们从核能联想到的东西。他们的答案是：灾难、烦恼、厌恶、危险，以及辐射。然而，时光无法倒流，上世纪初，爱因斯坦提出E=mc2，之后由这个简洁公式所揭示的原子中的巨大能量逐渐变成了现实。1942年12月2日15点20分，在芝加哥大学西操场上，物理学家费米启动了世界上第一座可控原子反应堆。1954年6月27日，前苏联在奥布宁斯克建成世界第一座电功率5MW试验电厂。1957年，美国建成电功率为90MW的西平港原型核电厂。不管人类是否愿意，有没有做好准备，清洁的、绿色的，让人欢喜又让人忧的核能登场了。其实，核能虽然看上去很高科技，却并不神秘，《辛普森的一家》中，辛普森便是一位核安全检查员。这位世界上最著名的核安全检查员曾说：仁慈而万能的上帝，感谢你赐予我们核能世界上最清洁的能源，仅次于太阳能。当然了，太阳能只是那些自以为是的家伙痴人说梦罢了。阿门！核电站会像原子弹那样爆炸吗？提到核能，避不开的一个物理概念是链式反应。某些原子核可以分裂，并产生巨大的能量，即所谓的核裂变。比如铀235（铀同位素中的一种），只需要用一个中子轻柔地打它一下，它就可以发生分裂，分裂成两个或多个原子核，产生巨大能量。除此外，本次分裂还会再产生更多个中子，比如两个，这两个中子如果打到了附近的两个铀核，这两个铀核会继续分裂并产生4个中子，接着是8、16、32产生成级数增加的中子和相应的伴随有大量能量释放的核裂变这就是链式反应。链式反应一经触发，势不可挡。百万分之一秒内，中子倍增的过程可以发生81次，引起2后面跟24个零那么多的铀核发生分裂。这个数目刚好是在广岛爆炸的那颗原子弹中发生分裂的铀核数目，在那个百万分之一秒中，被释放的能量相当于1300吨TNT。核弹通过中子的倍增使得整个裂变在极短的时间内发生，但核电厂的反应堆则刚好相反。在反应堆中只有持续的链式反应，而没有倍增过程在反应堆中，裂变释放2或3个中子，但平均只有一个中子会打击某个核，触发一次新的裂变，所以反应不会加速。能量以不变的速率释放出来，将水加热，产生蒸汽；蒸汽驱动汽轮机，汽轮机驱动发电机，产生电能除了燃料不同，核电厂做的事情跟火力发电厂也差不了许多。那么，如果反应堆的链式反应失控，会发生什么事情？每个核反应堆难道不就是一颗随时可能爆炸的核弹吗？我们是不是在靠反应堆操作者的警惕来避免那种爆炸呢？而事实上，核反应堆是不可能像原子弹那样爆炸的。这个结论的原因很简单：核反应堆的燃料铀不纯，它们没有能力产生原子弹式的爆炸。虽然核弹和核反应堆都是以铀为原料，但两者对纯度的要求完全不同，从地下挖出来的天然铀含99.3%的铀238和只有0.7%的铀235，而只有后者是能够发生链式反应的铀。生产核弹时，你需要付出昂贵的代价去除杂质铀238，要求铀235的纯度在90%以上，而反应堆中一般只需要稍微3%左右提纯的铀，正如烈度白酒可以点燃，啤酒却不能点燃的道理一样，反应堆即使失控，也不会像原子弹那样爆炸。核电厂比几乎所有的工业都要安全核泄漏事故是核电厂的噩梦。现代的压水堆核电厂的反应堆中，有很完善的措施保证放射性物质不会外泄。核反应发生在一个锆合金的包壳内，锆合金外面流动着一回路的冷却水，因为这些水几乎直接跟核反应的核心部分接触，有一定放射性，我们并不利用这些水直接发电。在蒸汽发生器中，直接接触反应核心的一回路水与二回路水发生热交换，产生蒸汽，推动汽轮机发电。在发电机内做完工的蒸汽被外界冷的海水冷却成水。而根据官方消息：5月23日，大亚湾核电站二号机组监测发现一回路放射性水平异常上升初步判断有一根燃料棒的包壳可能存在微小裂缝。显然，这种情况下，核泄漏还没有发生。因为，在设计上，一回路的冷却水与外界完全隔离，且一回路与燃料之外还有还有个钢筋混凝土的安全壳。资料显示，在这些安全屏障的保护下，发生严重的核事故的几率极低，从概率上来讲，一个反应堆大约运行100000个年才可能有一次，而新建的第三代机组发生频率还要低。不发生事故的情况下，核电厂附近的日常辐射有多少？根据一位核电厂内部人士介绍，电厂员工平均每年接受的来自核电机组的辐射量比环境本底辐射小得多；而周围居民接受的来自核电厂的辐射更是微乎其微，一般每年在0. 01毫希沃特以下，相当于每年增加了5天的环境本底外照射。而当问到在华东某核电厂工作的一位年轻人：有没有安全感？他回答：这个问题对于我这样专业的人员来说可以不用问。在他的观念里：你要知道目前全世界目前共有400多个核电机组，平均每个机组运行了30年，所有核电厂的工作人员是以万计，周围的公众是以千万计的，他们由于核电厂的运行而增加的风险是微乎其微的。核电厂比几乎所有的工业都要安全。核电厂周围的辐射量，甚至比一般的火电厂要小的多。而另一位专研核能的专家则指出，除了核废料的处理尚是个小麻烦，现代的核电站几乎不用担心安全性问题。我们为什么怕？我们害怕放射性，去年的7月，在河南杞县的居民曾因为谣传中的钴-60爆炸而纷纷逃离（参见本刊*期《逃离杞县》）。很显然，这次大亚湾核电站的微小泄露风波，又刚好触动了我们敏感的神经。对放射性的恐慌并非中国独有，也许，它是一种人类的共性，人类害怕未知，且天性对负面信息更敏感，这也就注定了，我们面对放射性时的恐慌。加州伯克利大学的物理学教授穆勒曾在一本书中指出：这也许是荣格说过的种族记忆的新例子我们害怕看不见的危险，最初也许只是怕那些潜伏的捕食者或敌人。那么，如何消除公众这种恐慌呢？一篇对法国核安全局核安全局副局长采访的旧文中说，法国的核安全局每年都要发表一次长达400多页的年报，披露各种情况，包括核设施检查中发现的隐患。仅在2004年年报中就披露了核电站存在的100项安全隐患，其中，很多隐患都是安全级别很低的，并且很快就可以到解决的。他们还会经常举行新闻发布会，与媒体沟通，向社会释疑。在法国以及世界核电界，已经建立起了一种核电厂特有的企业文化无论哪个环节、哪个人出何种程度的安全事故，绝不追究责任，而是鼓励及时报告，再由管理者向政府主管部门和公众通报，决不隐瞒。目前，法国是世界上核电比例最高的国家，其核电占总发电量的比例达到85%以上，这个数字的世界平均水平是17%-18%,而在中国，这个比例约为2%。对于本次大亚湾风波，一位不愿意透露姓名的核电行业相关人士则告诉记者：这次中广核的处理其实是及时而规范的：他们检测到第一回路的冷却水辐射异常后，马上采取了行动，在很短的时间内找到了原因，使问题得以控制和解决，并及时上报给了国家核安全局。已刊于《南方人物周刊》; 个人分类: 物理|1480 次阅读|2 个评论

无尽的能源: songshuhui 2010-5-28 12:27; 猛犸发表于 2010-05-28 12:06 1952 年 11 月 1 号，太平洋，马绍尔群岛，艾尼维塔克珊瑚礁。人类历史上威力最大的一颗炸弹在这里爆炸，将一个珊瑚礁岛从地图上永远地抹去。那颗炸弹重达 70 吨，但是却放出了相当于 1040 万吨 TNT 炸药爆炸的能量，是二战中投到长崎那颗原子弹的 450 倍。这就是氢弹。历史上第一次，人类在地球上制造出了太阳。氢弹瞬间释放出的巨大能量，只会让人们感到这种终极战争武器的恐怖；而五十四年之后的 2006 年，七个国家和地区联合起来试图将氢弹的威力缓缓释放的实验，将可能消灭由于能源而引发的战争。这是历史上耗资最高的科研项目之一，现在正在法国一处风景优美的景区建设当中。它在未来十年内将开始一系列实验，并且很可能会在 2050 年之前，供给我们近乎无限、成本接近于零的电能。科幻般的核聚变发电，离我们已经不再遥远。巨变瞬间让我们将时间拉回到上个世纪的这个时候。当时，英国物理学家欧内斯特卢瑟福（ Ernest Rutherford ）刚刚获得了诺贝尔化学奖没错，是化学奖，因为他证明了放射性是原子自然衰变的结果。没有获得诺贝尔物理学奖让卢瑟福不太满意，但是他依然继续自己的研究，其中一项就是那个后来被称为物理最美实验之一的粒子散射实验。在曼彻斯特大学进行的这个实验使用放射性元素射出的粒子也就是氦原子核去轰击一片金箔，然后根据粒子打在荧光屏上的位置来判断它们的路径。卢瑟福和他的研究团队发现，绝大部分粒子并没有改变路径，像一枚炮弹打穿纸片般直直向前撞击在荧光屏上发光；少数粒子出现了一定程度的偏转，但是还有极少量的粒子偏转角度极大，甚至掉头而去。这一现象让卢瑟福开始思考，他认为原子中应该会有一个很小的核，但是占了原子绝大部分的质量。这种设想和传统认为的原子结构并不相同。在当时，人们对于原子的结构有两种主要看法：一种是英国物理学家约瑟夫约翰汤姆逊（ Joseph John Thomson ）提出的模型，认为原子是一个半径约 0.1 纳米的球体，正电荷均匀地分布于整个球体，电子则像葡萄干镶嵌在面包上一样，稀疏地嵌在球体中；另一种是日本物理学家长冈半太郎（ Nagaoka Hantaro ）提出的模型，他认为带负电的电子不能与正电荷混合起来，因此在他的模型中，电子均匀地分布在一个环上，环中心是一个具有大质量的带正电的球，像是土星的模样。 1912 年，卢瑟福发表了他的成果，以粒子散射实验的结果来辅以证明。他认为，原子核居于原子中央，直径大约是原子直径的万分之一，体积只相当于原子体积的万亿分之一。也就是说，如果说原子的直径有一个足球场那么大，原子核的大小大约只相当于球场中央的一粒玻璃跳棋，而它却占据了原子绝大部分的质量。这是我们目前依然使用的原子模型，虽然后来又有了一些变化，但是原子核，依然是紧密的那一个小点。在卢瑟福的时代，人们只知道重原子会因为不稳定而裂变，却不知道最稳定的元素，并非具有最轻的原子。核聚变的理论基础，由 1922 年诺贝尔化学奖获得者，同是英国人的物理学家兼化学家弗朗西斯威廉阿斯顿（ Francis William Aston ）发现。 1925 年，借助自己发明的质谱仪，阿斯顿发现在任何原子中，原子核的质量都要比组成该原子核的所有质子和中子的质量总和要少一点。这种现象叫做质量亏损，是因为质子和中子在结合成原子核时，部分质量转变成了结合能。铁这样的中等质量原子核核子的平均结合能较大，他们比较稳定；而重元素原子核的平均结合能较小。根据爱因斯坦那个著名的质能方程，重原子核在分裂成中等质量的原子核时，将会有一部分结合能释放出来，这种就是核裂变；而氢这样的轻原子，其核子结合能甚至比一些重元素更大，某些轻核结合成质量较大的原子核时将能放出更多的结合能。这就是核聚变。但是，要让轻原子核之间结合，并不容易。所有的原子核都带正电，彼此之间受到被叫做库仑力的静电力作用。库仑力让原子核相互排斥，而且原子核之间的距离越近，斥力越强。就像是将两块磁铁的同一极相对一样，彼此之间的斥力让原子核在日常环境下没有办法结合在一起。在过去，只有像太阳那样的恒星，才会提供足够的压力和温度，将轻原子核压到相当靠近的程度。有趣的是，质子同样带正电荷，但是多颗质子却可以在一个原子核中共存，似乎不会受到库仑力的影响。之所以出现这种情况，是因为在原子核中还存在一种更强的、被称为核力的吸引力。核力能够发挥的距离有限，仅仅在原子核这样的微小尺度上才会表现出来。当原子核之间距离越来越近时，库仑力所带来的斥力将会突然败给核力，两颗离得很近的原子核突然合体，华丽变身为一种新的元素，同时放出大量的能量和核子。我们要利用的，就是这些能量。传奇诞生同等质量的轻元素聚变产生的能量比重元素裂变放出的能量大得多，而产生的辐射也少得多。对环境保护的考虑也是人们努力发展核聚变技术的原因之一，虽然它还及不上对能源的需求。化石能源的逐渐耗竭已经是人所共知的事实，而风能、太阳能等可再生能源在目前来看，也无法完全满足人们对能源的渴求。核聚变发电，是能源的明日之星。宇宙中最轻的元素是氢，它的原子核只有一个质子。它的两种同位素氘和氚，虽然也都只有一个质子，但是却分别拥有一个和两个中子。核聚变，主要依靠的就是这两种同位素。在某些情况下，当两颗氘原子核结合时，将会变成一个氚原子核，放出一个质子和 3.03 兆电子伏特的能量；另一些情况下，将会变成有两个质子和一个中子的氦 3 原子核，放出一个中子和 2.45 兆电子伏特的能量。而氘原子核和氚原子核结合，将会产生一个氦 4 原子核，放出一个中子以及 14.06 兆电子伏特的能量，而氘原子核和氦 3 原子核结合，会成为一个氦 4 原子核，放出一个质子和 14.67 兆电子伏特的能量。我们现在谈到的核聚变，就是指这四种反应。核聚变的原材料很容易找地球上氘的含量并不算少，每一万个氢原子中就有一个是氘原子。在最好的情况下，每升海水中的氘聚变能够放出的能量，相当于燃烧 300 升汽油；而一个百万千瓦的核聚变电厂，每年只需要 600 公斤原料，但一个同样规模的火电厂，每年将需要 210 万吨燃料煤。虽然氚在地球上并不存在，但是我们可以通过用中子轰击锂元素的方法来制造它。氦 3 是目前最理想的核聚变原料，虽然在地球上也找不到，但是在我们举目可及之处却大量存在在月球、土星和火星上，氦 3 的含量足够人们随心所欲地挥霍数十万年。现在的我们，就像是站在四十大盗藏宝洞之前的阿里巴巴，唯一所缺乏的，就是一句开门的咒语。幸好，我们已经快要猜到那句咒语，一段传奇，即将在眼前展开。璀璨的双星我们知道，在地球上看到的物质，绝大部分以三种状态存在：固态、液态和气态。这三种状态会因为温度的不同而相互转化，当气体的温度再升高时，将会转变为一种新的物质形态：等离子态。在宇宙中，等离子态是物质最常见的形态，其质量大约占了整个宇宙可见物质质量的 99% 以上。在等离子态中，原子将被打破，原子核和电子将会彼此分离。只有在这种状态下，核聚变才会发生。在高温高压下，太阳的核心数十亿年来一直在发生这样的聚变反应，将轻元素转化为较重的元素，将大量的质量变成光和热洒向宇宙空间。但是，太阳中心的温度高达 1500 万度，压力巨大得难以想象。在这种情况下，原子核的运动能力才会够强，强到足以冲破彼此之间库仑力的巨大阻碍。而如果要控制核聚变能量缓缓地释放，压力并不能太高，以免同时进行的聚变反应过多而失控。压力降低，则要求温度升高。受控核聚变的温度要求高得惊人，往往需要上亿度高温才行。很明显，在地球上并没有任何固体物质能够经受这样的高温。如何获得这样的温度，和如何在这样的高温下控制原子核，是受控核聚变需要解决的两个主要问题。上亿度的高温，没有办法通过常规的方式获得。现在人们使用电磁波来对等离子体加热，例如使用微波或者激光；而对高温等离子体的控制，也有两种常用方法：磁约束，或者惯性约束等离子体中那些带正电的原子核和带负电的电子，可以容易地通过电磁场分离开来。也正是因为这样的特性，人们开始尝试使用电磁场来束缚这些高温的等离子体，将它控制在我们所希望的区域之内。 1938 年，美国首先提出了使用磁场束缚高温等离子体的思路，但是在这方面首先成功的，却是苏联。 1954 年，莫斯科的库尔恰托夫研究所制成了第一个这类装置，命名为托卡马克（ Tokamak ）。这是个生造的词，来自环形 (toroidal) 、真空室 (kamera) 、磁 (magnit) 、线圈 (kotushka) ）四个词的拼合。它的主体是一个甜甜圈形状的真空室，外面布满了线圈用以产生磁场。当线圈通电后，将会在真空室内产生强烈的磁场，从而束缚住带正电的高温等离子体，并且与外界尽可能地绝热。在 1958 年的和平利用原子能会议上公开托卡马克装置后，各国纷纷仿效，建立起自己的托卡马克装置。 1968 年，苏联的 T-3 托克马克获得了远远超过其他设备的性能，更进一步奠定了这种装置广泛使用的基础。从上世纪七十年代开始，在国际联合开发核聚变的协议下，这个领域理论和实践发展的速度，只有微处理器行业可以与之相比。现在托卡马克装置的理论已经较为成熟，更大规模的实验也正在酝酿当中。托卡马克采用微波加热，而采用激光加热的核聚变装置大都属于惯性约束装置范畴。去年 5 月 29 日，美国国家点火装置（ NIF ， National IgnitionFacility ）正式落成，这是世界上最大的点火装置，能够将 192 束激光聚焦于一点，瞬间放出两兆焦耳的能量。这些激光的靶点，则是一个直径只有两毫米的金属空心小球，其中装满了氢的同位素。这个小球是人类能够制造出来的形状最完美的球体之一。当 192 束激光同时击中这个小球时，金属外壳将会瞬间蒸发，产生的反作用力将填充的氢同位素瞬间加温加压到如同在太阳核心的程度，产生一个持续了十亿分之五秒的小太阳，同时放出多得难以想象的能量。这是另一种产生受控核聚变的方式，虽然目前看起来还不太成熟如果要产生持续的能量供应，需要每秒钟引爆十颗左右的小球，但是目前每天只能引爆一颗。但是这不用担心，技术发展总比我们想象中要来得快得多。终极实验在法国南部那个风景秀丽的旅游区卡达拉舍（ Cadarache ）， ITER 正在建设当中。这个全称是国际热核聚变实验反应堆（ International Thermonuclear Experimental Reactor ）的装置，到目前为止世界上耗资最高的科研项目之一。 2006 年，欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方合作签订了 ITER 实施协定，试图以十二年的时间和上百亿美元的投入，将利用无尽的核聚变能源的梦想，变成现实。 ITER 的核心是历史上最大的托卡马克装置，由超过 1 万吨的特殊合金制造成的超导线圈来提供磁场约束，以此来进行氘氚聚变反应。聚变反应释放出的不带电的中子，将携带着恐怖的高能量离开磁场，将能量传递给厚重的钢板和其中紧密排列的水管，而这些加热过的水，将驱动发电机发电。在官方目标中， ITER 是要证明聚变能源的科学和工程上的可行性。这个目标有几层含义，其中最重要的是要产生的能量比输入的能量更多。目前世界上最大的托卡马克装置是欧洲的 JET ，但是即使是它，产出与输入的能量之比也只有 0.65 ，输出小于输入。 ITER 的目标是输出能量达到输入能量的十倍，或者在稳定能量输出的情况下，输出比输入高出四倍。建成后的 ITER 将会容纳 840 立方米的高温等离子气体，携带着 15 兆安培的电流，在 5.3 特斯拉的强磁场中进行聚变反应，功率达到 500 兆瓦，稳定反应的持续时间多于 6 分钟。这些数据，也许正能弥补我们和大规模核聚变发电之间那缺失的一环。也许在未来的二十年内，我们可以看到核聚变发电的曙光。在更远一点的时间，我们将会获得可以真正有价值的核聚变电站。这种能源比我们现在所使用的大多数能源都要清洁得多，成本将会低到接近于零的程度，而我们将会获得前所未有的富足的能源。再加上现在已经很有希望的远程供电技术，也许我们将会将电线这种东西送进博物馆。大刘在《三体 II 》中描述的那个四百年后的电能随处可得的美好世界，也许并不需要那么久就会到来。; 个人分类: 物理|1618 次阅读|1 个评论

悼张家骅老先生: 热度 1 longwei1221 2010-1-30 09:53; 悼张家骅老先生骇闻张家骅老先生驾鹤西去，心里怅然若失。这是在从京回沪的火车上得到的信息，我告诉清华大学核研院胡老师，他回信息听到张家骅老先生作古，有感我们应合作把张先生未尽的事业发扬光大，让我们共同努力吧！我未曾与先生谋面，是钍基核能把我们联系在一起。先生毕业于西南联大，后赴美留学。 1952 年学成准备回国时候却被美国移民局勒令禁止出境，移民局向其许诺移民美国并提供优厚待遇，先生不为所动，经过三年努力，二十多位留学生联名发表致美国总统公开信，以及中国政府的关心下，终于在 1955 年成为第一批归国留美学者。先生一生淡薄名利，关心国家科学事业发展。在参与国家核武器研制时候开创了我国放射性同位素应用领域。同时先生也是我国钍基核能利用的先驱，生前一直积极推动钍资源的核能利用甚至到痴迷境地（先生长子语）。张先生从八十年代开始，集中精力在钍资源的核能利用上研究。那是一个困难重重的年代，核能发展在全世界受挫，中国也不例外，因此钍的利用也未得到国家重视。坐了几十年的冷板凳，这是需要巨大的勇气和毅力的。要是现在恐怕没几个人有这个胆识和勇气。先生完全凭着着眼于国家能源长远需求这种爱国热情和敏锐的科学眼光在坚持。二十年未得到国家重视，这不能不说是一种损失；三十年后国家开始把钍资源利用提上日程，并由他的学生和学生的学生来继续他的工作，这也令人欣慰。我所在刚确定核能为发展主方向时，我导师和蒋大真老师专门就如何开展核能工作去先生家请教过。先生有眼疾，行动不便，语言也表达不清楚了，但是看到他们便很兴奋，因为后继有人了！我所的钍基核能方向，先生就像一颗启明星，照亮着前进的路。现在这颗星突然陨落，让我们突然感到失去了一位优秀的导师和先驱，未来的道路还得自己探索，这对我们来说也是莫大的损失。但是先生为我们指明了方向，并给了我们潜心科研，不计个人得失，一心为国的榜样，已经够我们用的了。先生的追悼会上有西南联大、北京大学上海校友会的挽联，也有各级科研部门，科学协会的挽联。我常常在想，一个人要怎样才算活过？先生那一代包括钱学森、邓稼先等人，他们做了事，并留下来后人用，这就是在间接的活在人们心中。我辈人应以先辈们的艰苦奋斗为榜样，踏踏实实，不断进取，为国家，为社会贡献自己的力量，才算没白活。先生一路走好！我辈人会以您为榜样，为国家能源之安全贡献应有之力量！; 个人分类: 生活点滴|4421 次阅读|3 个评论

核电产业蓬勃兴起: helmholtz 2009-10-16 20:47; 美国能源行业将在未来数年投入数十亿美元建设新的核电站译自MARTIN　DOWIDEIT在 2006 年 6 月 21 日德文＜世界时报＞文章 1975年3月，美国阿拉巴马Browns Ferry核电站的工人干了一件很糟糕的。他们用一只蜡烛的照明检测电缆通道的修复是否成功，通风是否通畅。结果火苗倒下，蜡烛点燃了绝缘材料，引起了大火。虽然并没有导致核灾难，但相关的核电站一号反应堆不得不在作应急处理，先是一年从电网断开，尔后没几年就完全停止运行。明年，这座运气欠佳的核电站将重新引起了人们的关注，该电站的运行商Tennessee Valley Authority (TVA)公司将投入18亿美元对其进行更新。TVA希望从2007年5月开始，恢复其发电运行。这到不需要再花费很长时间向政府去申请，因为该电站以前的运营许可仍然有效，而且几周以前，该许可的有效期刚刚被延长到2033年。我们的客户将在今后许多年继续享用这座安全、高效、稳定的电站，TVA的总裁Tom Kilgore这样诠释公司的这项决策。Browns Ferry核电站将成为美国政府目前重新重视核能的首个标志。在美国继上一座核电站建设已30年之后，核电行业出现了意料之外的复苏。根据核能研究所的数据，目前规划中的新的核反应堆就有13座。眼下还有申请三项临时许可的报告已经提交到核能管理机构NRC，并有望来年获得批准。首批真正建造和运行核电站的申请可能也将于2007年获得审定。大约到2015年，新建的第一批核电站将会投入发电。这些大的电力集团重新燃起对核能的兴趣，其最主要的原因在于美国国会去年通过的能源法案。政府将对这个能源行业的每座新建工程提供可以最高达到1亿2千5百万美元的税收优惠。每千瓦时的核电获得的1.8美分补贴，同许诺给享受税收优惠的可再生能源一模一样。此外，众议院还延长了一项国家保险条例，大大地缩小了核电运行企业在碰到核电事故时附带的责任风险。华盛顿方面对核电最坚定的支持者是总统乔治布什。他认为，为了解决美国的二氧化碳排放问题，核电是一项合适的技术解决方案。5月底他在参观宾夕法尼亚一座核电站的时候说，我想告诉大家，我们应搁置关于温室气体究竟是由人类或者是由环境所产生的争论。让我们还是更多地关注技术本身，这才是问题的核心。核能就是一个很好的解决方案，一方面该技术安全，另一方面核电生产不会释放二氧化碳，也有利于环境。布什说：着眼于经济上的和国家的安全，美国应当也必须推动新的核电站的建设。与世界其他地方一样，美国能源行业在过去几十年间对于投资核电产业一直怀有极深恐惧。1979年宾夕法尼亚哈里斯堡三里岛的核反应堆的堆芯部分融合事故，把这种恐惧更是从企业界扩展到了一般百姓之中。经济方面的因素也使得该行业停步不前。新出版的《与碳说告别》的作者William Sweet在书中写道，在七十和八十年代里，各座反应堆正常运行时间也就刚刚只占到一半以上。近年来核电站的可靠性取得了显著的提高，这使得投资重新显得可行一些。核电建设单位强烈呼吁应该对高效的新型反应堆予以立项批准。为了一个新型反应堆的研究，美国政府投入了12.5亿美元。在这种情况下，连法国的核电站制造商Areva也想携其压水堆（EPR）进入这一市场。在获得许可周期上，该公司稍稍落后于与其竞争的新型反应堆的制造商如通用电气和西屋公司。不过Areva已经找好了一个伙伴，为了获得核电站建造许可，并打开美国的市场，它与美国能源服务提供商Consolidated Energy建立了一家合资企业。Areva公司还引芬兰的Olkilouto反应堆为据，该电站就是由自己当时与西门子公司联手建成的。麻省理工学院（MIT）能源与环境政策中心主任Paul Joskow说，我看不出欧洲人何以就不能在美国赢得反应堆合同。这些能源巨头都在积极开展核电规划设计，因为他们知道，过不了几年就会面临对二氧化碳排放的法律限定。标准普尔评级公司的分析师Swami Venkataraman指出，假如国会想对二氧化碳限排，假如要求发电企业为烧煤烧油的电站支付更高成本，它们就会自动选择无二氧化碳排放的其他能源方式。但目前布什政府主要是通过补贴的方式来对发展核电。美国科学促进联合会的Vaughan Turekian认为，为了从二氧化碳排放困境中脱身，美国政府必须就京都议定书提出明确而且有说服力的对应办法。美国没有签署这项旨在减少全球温室气体排放的国际协议。一些能源公司甚至支持前期只在美国范围实施的二氧化碳排放规则。能源提供商Duke Energy的财务主管David Hauser说，我们积极地支持发展核电，同时也赞成对二氧化碳排放征税。该公司在南北加州有370万的用电客户，现在就已经有一半左右的电力来自来自三个核电站。Duke Energy也正准备再建一座新电站。公司估计最晚在2009年美国国会将会通过立法，通过排放协议或者对二氧化碳排放征税。另一些能源提供商，如位于俄亥俄哥伦布的美国电力公司（AEP），则全力反对类似法案的通过。供商的首席执行官Mike Morris说。这是也一个全球性的问题，干嘛要由美国来做？只要象印度和中国这样一些国家还没有承诺一同参与全球排放控制，那在美国采取任何决定都为时尚早。 Morris 认为，如果不是世界各国同时采取措施的话，那么美国制造业将会面临电力成本上升的境况。AEP还是赞同政府的核能补贴，虽然它主要投资火电。Morris为其两个核电站延长使用期所提交的申请获得了批准。布什政府的核电计划是否能取得成功，仍然存在几个不确定因素。建议设在内华达州的斯兰山的放射性核废料的最终处理站，在经过了20年的讨论之后，仍然没有最后定下来。因此，大部分能源公司都把新的反应堆规划做在现有的核电站附近，这样就不用特别担心公众的强烈反对。; 个人分类: 2006年科技旧闻|2818 次阅读|0 个评论

核能——核心之能: huailu49 2008-5-27 13:02; 说到能源，也许大家都可以罗列出一大堆名词，比如：煤、石油、油页岩、天然气、太阳能、水能、风能、地热能、核能、海洋能、沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽等等，这其中有些是一次能源，有些是二次能源。一次能源若按其形成和来源分类，大致可分为四类：一是来自地球以外的太阳能，二是来自地球本身的地热能，三是原子核能，四是由地球附近天体引力而产生的能量。如果说，上述的能源主要都源于核能，您会相信吗？其实，上述地球人类所能加以利用的四大类一次能源中，追根溯源，有三大类可以归结为核能，剩余的一类（潮汐能）的数值很小，基本可以忽略不计。因此可以毫不夸张地说：核能是核心之能！; 个人分类: 自我科普|4064 次阅读|0 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 核能

相关帖子

相关日志

关闭安全验证