马桥镇友好村:核能有哪些应用

在治理环境污染，保护大自然生态平衡方面，辐射技术也大显身手。加速器电子束可以去除煤、石油、矿石等燃烧后排入大气中的废气中的有毒成分，如氮、硫等。美国和日本在这些方面进行了深入研究，他们用这种方法可以清除80%的有毒物质。1984年，日本荏原机械制造公司在美国印第安纳州建立了这种除废气装置，据估计到2000年，以欧美国家为主，采用此方法的废气处理装置的市场规模将达到60亿美元。

辐射的电子射线等照射废水、污泥可以使污染水源的污物得到清除，它能产生一系列的物理、化学、生化反应，破坏了病毒、病菌等微生物里生命攸关的核酸酶或蛋白质，导致代谢紊乱、繁殖受阻，最后死亡，达到消毒的目的。

1981年，法国召开了关于放射性同位素的辐射工业应用的国际会议，专门成立了“辐射处理废物及其回收使用”。对辐射技术的广阔前景做了估计。

到了本世纪70年代，核能与核技术已在许多方面形成了新兴的产业，在西方发达国家，核技术的应用已经深入到国民经济的各个领域，技术日趋成熟，并不断取得新进展。

核能与核技术目前正处于成长和成熟时期，其主要标志是基础核技术与核军事技术已趋于成熟，形成产业，并且具有相当可观的价值。而其他方面尚有大量的新领域正待开发，世界各国却大量投入人力、物力进行开发，经济效益和社会效益激增。而且一些核研究人员和科学家估测目前核技术应用的开发仅为其最大技术潜力的30%—40%，核能与核技术强大的技术优势决定了其强有力的生命力，是其他技术无法取代的。它在解决人类面临的一些重大问题，如能源、环境、资源、人口和粮食等方面具有极为重要的作用，而且对于传统行业的改造和促进新技术革命的到来将产生深远影响。

自从进入20世纪，能源的消耗量激增，特别是70年代爆发的“石油危机”更体现出人类对能源需求的这种日益紧迫的现状。我国也已由原油出口国变成了进口国，而且是目前唯一一个以原煤作为主要能源的国家。将煤、石油、天然气这些宝贵的不可再生的化工原料当作燃料燃烧掉，这本身就是一种潜在的巨大的资源浪费。因此，调整能源结构、寻找开发利用新能源迫在眉睫。
由质能方程可知，物质蕴含着巨大的静止能，通过核裂变与核聚变可以获得其中的一部分（一般小于1%），这部分能量是相应化学能的大约一百万倍。若能找到或制造出大量反物质，利用正反物质湮灭可得到几乎100%的静止能，然而寻找反物质前途渺茫，制造反物质又难以批量生产，因此对核能的利用目前比较现实的就是核裂变与核聚变。
最初实现的核反应是用加速器加速质子轰击原子核，由于库仑排斥，根本得不偿失，因此1937年，核物理之父卢瑟福逝世前曾说过，核物理只是纯粹的基础研究，很难有实际应用。但1939年发现用中子轰击铀核可引发裂变，并能放出2到3个中子，从而产生连锁反应。这开辟了释放核能的途径。1945年，爆炸了第一颗原子弹，1954年苏联建成了第一座核电站，到1995年底，全世界已有33个国家有核电站432座，总发电能力34.0347万MW，目前核电已占世界耗电量的17%左右，而立陶宛占76.37%，法国占75.29%，比利时占55.77%。由此可见，核能的发展是相当迅速的。核能之所以能有如此迅速的发展，除能量巨大外，还有运输方便、地区适应性强、储量丰富等优点。1千克铀=3000吨煤，而且其污染远远小于火电站。
天然铀有两种同位素：U238(占99.3%)和U235(占0.7%)。当中子能量很高时，U238只有很少一部分裂变，低能中子不能使U238裂变，而是被大量吸收。因此U238不能产生连锁反应。采用慢化剂使中子减速到热中子以使大量U235裂变的反应堆称热中子反应堆，简称热堆。我国自行设计建造的第一座核电站---秦山核电站已于1991年建成，发电功率30万kW，1993年从法国引进的两座90万kW的核电站（建于广东大亚湾）也开始运行。U238不能直接作为核燃料，中子能量减少时会被U238强烈吸收后变成U239，U239经过两次β-衰变变成Pu239,而Pu239是裂变物质，可以做核燃料，这就是目前比较热门的增值反应堆，顾名思义就是核燃料会越烧越多。我国是一个缺铀国家，因此很有必要发展增值反应堆。U235裂变一次约产生2.5个中子，维持裂变反应只需要一个，其余可让U238吸收，可使核燃料增值。
快中子反应堆是用快中子来产生裂变，需要高浓缩的铀，但可以使燃料增值，而且最重要的是，它可以使天然铀的利用率从1%到2%提高到60%到70%，因此快堆被誉为“明天的核电站锅炉”，即第二代反应堆。1989年11月，清华大学核能技术研究院设计建造了一座5MW低温核供热反应堆，是世界上第一座安全性能好的压力壳式低温核供热堆，另一座20万KW的低温核供热堆已由清华大学设计完成，并将在大庆油田兴建。
1升水=300升汽油，这就是核聚变的威力，而且核聚变是一种绿色能源，几乎没有任何污染。若能找到一种可控核聚变装置，可以说，能源将是取之不尽用之不竭的。目前世界各国都在核聚变方面有很多投入。
实现可控核聚变比较先进的方式目前有两种：超导托卡马克装置和激光惯性约束。超导托卡马克即用超导体产生强磁场，用来约束等离子体，使之不能与器壁碰撞。同时产生环形电流将等离子体加热到1亿度，并维持足够长的时间，即可释放出聚变能。激光惯性约束即将一个装有氘、氚的靶丸用功率密度很高（10^14到10^16W/cm^2）的激光束或离子从四面八方照射靶丸，表面迅速气化形成反冲力使靶丸中心物质被压缩到很高的密度，同时产生很高的温度，导致微型热核爆炸，释放聚变能。我国核物理学家王淦昌于1964年提出依靠激光实现惯性约束的思想，但当时激光器刚刚诞生，还没有实用价值。经过多年努力，现已取得了重大进展。目前世界各国都在可控核聚变方面展开了激烈的竞争，我国也已将惯性约束引入863高科技项目中进行研究，相信聚变能走进我们的生活已为期不远了。
将一头大象放大一倍，结果会怎样呢？我们来分析一下。假设密度不变，体积显然变成了原来的三次方，因此体重变成了原来的三次方，但腿的截面积却仅变成原来的平方，这样，大象的腿就不能支撑身体的重量，被引力“压扁了”。同样，身体的其它部位由于无法适应这种变化，会导致大象无法正常生存。在这个例子里我们似乎看到，物体的尺度似乎并不简单，将物体简单的放大或缩小，它不会“适应新的环境”，或者说可能就会表现出一些未知的性质而不会遵从我们的日常经验了。我们可以想象，将物体的尺度减小到几个纳米到几百纳米，也就是说组成物体的颗粒中包含数目不是很惊人的原子时，这时物体会有什么新的性质呢？又会有什么应用呢？了解它们对我们的生活又能产生什么影响呢……
欲知后事如何，且看下回分解……

可炸你家