核能為什么那么強(qiáng)大

核能為什么那么強(qiáng)大

核能是核裂變能的簡稱。50多年以前，科學(xué)家在的一次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)鈾-235原子核在吸收一個(gè)中子以后能分裂，在放出2—3個(gè)中子的同時(shí)伴隨著一種巨大的能量，這種能量比化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量大的多，這就是我們今天所說的核能。核能的獲得途徑主要有兩種，即重核裂變與輕核聚變。核聚變要比核裂變釋放出更多的能量。例如相同數(shù)量的氘和鈾-235分別進(jìn)行聚變和裂變，前者所釋放的能量約為后者的三倍多。被人們所熟悉的原子彈、核電站、核反應(yīng)堆等等都利用了核裂變的原理。只是實(shí)現(xiàn)核聚變的條件要求的較高，即需要使氫核處于6000度以上的高溫才能使相當(dāng)?shù)暮司哂袆?dòng)能實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)。

1、重核裂變

重核裂變是指一個(gè)重原子核，分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等原子量的原子核，引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而釋放出巨大的能量。例如，當(dāng)用一個(gè)中子轟擊U-235的原子核時(shí)，它就會(huì)分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)產(chǎn)生2—3個(gè)中子和β、γ等射線，并釋放出約200兆電子伏特的能量。如果再有一個(gè)新產(chǎn)生的中子去轟擊另一個(gè)鈾-235原子核，便引起新的裂變，以此類推，裂變反應(yīng)不斷地持續(xù)下去，從而形成了裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，與此同時(shí)，核能也連續(xù)不斷地釋放出來。

2、輕核聚變

所謂輕核聚變是指在高溫下（幾百萬度以上）兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核并放出大量能量的過程，也稱熱核反應(yīng)。它是取得核能的重要途徑之一。由于原子核間有很強(qiáng)的靜電排斥力，因此在一般的溫度和壓力下，很難發(fā)生聚變反應(yīng)。而在太陽等恒星內(nèi)部，壓力和溫度都極高，所以就使得輕核有了足夠的動(dòng)能克服靜電斥力而發(fā)生持續(xù)的聚變。自持的核聚變反應(yīng)必須在極高的壓力和溫度下進(jìn)行，故稱為“熱核聚變反應(yīng)”。氫彈是利用氘、氚原子核的聚變反應(yīng)瞬間釋放巨大能量這一原理制成的，但它釋放能量有著不可控性，所以有時(shí)造成了極大的殺傷破壞作用。目前正在研制的“受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)裝置”也是應(yīng)用了輕核聚變?cè)?，由于這種熱核反應(yīng)是人工控制的，因此可用作能源。

核能對(duì)人類好處和壞處有那些

核能對(duì)人類的好處

1、核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中， 因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。

2、核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。

3、核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他的用途。

4、核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用 的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電 廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。

5、核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本 較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢(shì)影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。

核能對(duì)人類的壞處

核電站在運(yùn)行時(shí)不能出半點(diǎn)差池。烏克蘭的切爾諾貝利核電站的核泄漏事故就是最好不過的前車之鑒。問題是“ 人有失手，馬有亂蹄”，世界本身不穩(wěn)定的特性決定了人必然是有失誤的時(shí)候。我們可以通過諸多努力將這種情況的出現(xiàn)盡可能地減少或推遲，但是做到絕對(duì)杜絕人為失誤是不可能的。

混沌學(xué)說揭示了世界的復(fù)雜性和不確定性。根據(jù)混沌學(xué)說的基本原理，系統(tǒng)內(nèi)充滿了對(duì)某一事件未來結(jié)果具影響力的諸多不可預(yù)測(cè)和不可認(rèn)知的因素。我們對(duì)所有安全措施的嚴(yán)守都只能是為我們提供一種近似的而非徹底的安全。核電站自身潛在的高危特性是不能允許：作人員有絲毫失誤的，這與世界本身的不確定性是嚴(yán)重背離的，因此也就諭示著核電站隱含了不可避免的危險(xiǎn)。 核物質(zhì)高強(qiáng)度的放射性對(duì)人體和環(huán)境的毀滅性不用贅論了。

核能從經(jīng)濟(jì)的角度上講也并非完全可行。人們不了解的是，建一座核電站相對(duì)容易，拆除它卻要花費(fèi)數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍于建造的費(fèi)用。拆除核電站要將整座核電站用特殊的工具切割成一塊一塊的小磚頭，然后一塊一塊地用特殊儀器檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)含有過量核輻射的才可以運(yùn)走。若發(fā)現(xiàn)其含有超量核輻射的則要按核廢料處理。 提到核廢料，極少有人知道它處理的難度，這也是造成公眾對(duì)核電站抱無所謂態(tài)度的主要原因。核廢料不同于廢電池，統(tǒng)一收集密閉封存就可以高枕無憂了。

核廢料中不能被完全用盡的核物質(zhì)仍具有極強(qiáng)的放射性，且具有殘留時(shí)間長、毒性劇烈的特點(diǎn)。核廢料即使貯存過百萬年，其殘留物質(zhì)中的核輻射劑量仍能超過允許劑量的一千萬倍以上，這是一般人難以想象和理解的。比起核電站的運(yùn)轉(zhuǎn)來，世界本身所具有的不穩(wěn)定特性，必將給核廢料的安全貯存帶來難以預(yù)測(cè)、不可避免的破壞?；诖?，許多原來率先建造核電站的國家正在考慮停建緩建核電站。國外一些專家也呼吁人類在對(duì)核能的使用上要慎之又慎。因?yàn)楹思夹g(shù)不僅是用于軍事上才會(huì)威脅到人類安全，核技術(shù)本身就是極度危險(xiǎn)的。

核能發(fā)展需解決的問題

1、放射性廢料

鈾原子在核反應(yīng)堆中裂變時(shí)產(chǎn)生巨大的熱能會(huì)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。這一過程還同時(shí)產(chǎn)生諸如銫—137和鍶90之類的放射性同位素，它們的半衰期約為30年。更高輻射強(qiáng)度的殘留物還包括钚—239，它的半衰期是2.4萬年。直接暴露在這些高放射性物質(zhì)照射下，哪怕極短時(shí)間都可能是致命的。通過滲透到地下水的間接輻射可導(dǎo)致生活在附近的居民罹患威脅生命的疾病和生態(tài)環(huán)境的破壞。

目前，擺脫極其致命的放射性廢料的最科學(xué)的方法是地下深埋。然而還沒有任何國家建起了地質(zhì)型核廢料深埋場(chǎng)。每當(dāng)政府提出要在某處建造一座時(shí)，對(duì)政府的抗議就隨之而起。內(nèi)達(dá)華州尤卡山核廢料掩埋場(chǎng)1982年就委托建造，至今仍在等待拿到施工許可證。由此可見，核廢料是各國人民關(guān)心的問題。畢竟誰也不想生活在核廢料附近。但如今各國都加大了研發(fā)力度，相信用不了多久這一問題能夠得到解決。

2、核泄漏的隱患

1986年4月26日凌晨1點(diǎn)23分，烏克蘭普里皮亞季鄰近的切爾諾貝利核電廠的第四號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。連續(xù)的爆炸引發(fā)了大火并散發(fā)出大量高能輻射物質(zhì)到大氣層中，這些輻射塵涵蓋了大面積區(qū)域。這次災(zāi)難所釋放出的輻射線劑量是二戰(zhàn)時(shí)期爆炸于廣島的原子彈的400倍以上。這就是我們熟知的“切爾諾貝利事故”。該事故被認(rèn)為是歷史上最嚴(yán)重的核電事故，也是首例被國際核事件分級(jí)表評(píng)為第七級(jí)事件的特大事故。

而目前為止第二例就是2011年3月11日發(fā)生于日本福島縣的福島第一核電站事故。福島第一核電站的泄漏事件對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳詈彤?dāng)?shù)丨h(huán)境造成了不可估量的影響。但我們不必為此而否認(rèn)核能?，F(xiàn)在的放射性屏障已經(jīng)能夠起到很好的作用。以壓水堆核電站為例，它設(shè)有四道防止放射性屏障：第一道屏障是燃料芯塊；第二道屏障是燃料包殼；第三道屏障是一回路邊界；第四道屏障是安全殼。因此，我們并不需要太過擔(dān)心，但還是需要提高防護(hù)意識(shí)，以防危險(xiǎn)再次來臨。

3、熱效率不高

根據(jù)卡諾循環(huán)（卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟：等溫吸熱，在這個(gè)過程中系統(tǒng)從高溫?zé)嵩粗形諢崃浚?絕熱膨脹，在這個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，溫度降低； 等溫放熱，在這個(gè)過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量，體積壓縮； 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài)，在等溫壓縮和絕熱壓縮過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功?？ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作于兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過程，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門1，低溫?zé)嵩吹臏囟葹門2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效率問題作理論研究時(shí)提出的）效率計(jì)算下來，火電效率高于核電效率。核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境裏，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。