而人类对能源的需求却在与日俱增 。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加 。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍 。
于是,20世纪末 , 能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变 。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一 。
化学能的储存量 煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年 。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年 。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年 。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了 , 且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力 那么水能呢?我们知道 , 水力是可以长期开发利用的 。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题 。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军 。新能源中,太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用 。其它新能源也是如此 。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制 , 如风能、潮汐能、地热能等等 。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种 。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成 。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应 。氘和氚都是氢原子的同位素 。氘天然存在,而氚极少,必须由人工生成(如由锂制造) 。
核能–无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种 。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能 。可控聚变能利用技术正在攻克 。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238,仅有0.714%为易裂变的铀-235 。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239 。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀,世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨 。如果利用得好,可用2400~2800年 。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应,氘来可大量自海水,氚可来自锂 。因此聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.03克/升,据估计地球上的海水量约为138亿亿米3 , 所以世界上氘的储量约40亿万吨;地球上的锂储量虽比氘少得多 , 也有2000多亿吨,用它来制造氚,足够满足人类对聚变能的需求 。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍 。按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年 。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变,核燃料就可谓“取之不尽 , 用之不竭了”,人类就将从根本上解决能源问题,这正是当前核科学家们孜孜以求的所以 。聚变能源不仅丰富,而且安全、清洁 。聚变产生的放射性比裂变小的多 。
专家们预测,核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源 。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点:回答的问题以下问题:现有的能源还能维持多久?能源利用可以不污染环境吗?核能真是可持续能源吗?
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