在全球發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下,新能源成為越來(lái)越熱的話(huà)題。其中關(guān)注最多的包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等的利用,這些能源的利用方興未艾,投資前景看好。但面對(duì)任何一項(xiàng)新技術(shù)或新能源的利用,我們都應(yīng)該本著科學(xué)的態(tài)度,從正反兩個(gè)方面全面看待,合理開(kāi)發(fā)、合理利用,使新能源和新技術(shù)真正造福于人類(lèi)。
從利弊兩方面總結(jié)了新能源開(kāi)發(fā)利用中對(duì)環(huán)境的影響。本文關(guān)注話(huà)題--核能。和風(fēng)能、太陽(yáng)能不同的是,核能給我們的印象總有點(diǎn)神秘感,還有一些恐懼。它的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),都可以從全球的核武器中,清楚的認(rèn)識(shí)到核能巨大的威力和殺傷力。核能,"冰火兩重天"的個(gè)性,在核能發(fā)電上引起了巨大的爭(zhēng)議。
什么是核能?
核能(或稱(chēng)原子能)是通過(guò)轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的方程E=mc²其中E=能量,m=質(zhì)量,c=光速常量。核能通過(guò)三種核反應(yīng)之一釋放:核裂變,打開(kāi)原子核的結(jié)合力;核聚變,原子的粒子熔合在一起;核衰變,自然的慢得多的裂變形式。
核能發(fā)電的過(guò)程概括就是:核能-水和水蒸氣的內(nèi)能-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能-電能。核能發(fā)電是利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來(lái)代替火力發(fā)電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外(見(jiàn)輕水堆),其他類(lèi)型的動(dòng)力堆都是一回路的冷卻劑通過(guò)堆心加熱,在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過(guò)堆心加熱變成70個(gè)大氣壓左右的飽和蒸汽,經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。
核能發(fā)電-利
核能發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)就是我們所認(rèn)識(shí)的,能量巨大。它以少量的核子燃料即可產(chǎn)生大量的能量。低濃縮鈾1噸具有相當(dāng)于約5萬(wàn)噸的重油之能量。除此之外,核能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)還有以下幾點(diǎn):
1、污染低。核能發(fā)電的方式是:利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電。核能發(fā)電不會(huì)排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中,不會(huì)造成空氣污染。尤其是同火電站相比,核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生地球溫室效應(yīng)的"罪魁禍?zhǔn)?quot;--二氧化碳。核電站設(shè)置了層層屏障,基本上不排放污染環(huán)境的物質(zhì),就是放射性污染也比燒煤電站少得多。
2、從燃料資源上而言,地球有望供應(yīng)。世界上有比較豐富的核資源,核燃料有鈾、釷氘、鋰、硼等等,全球鈾的儲(chǔ)量約為417萬(wàn)噸。地球上可供開(kāi)發(fā)的核燃料資源、可提供的能量是礦石燃料的十多萬(wàn)倍。
3、運(yùn)輸方便、成本低。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬(wàn)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。例如,核電廠每年要用掉80噸的核燃料,只要2支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以運(yùn)載。如果換成燃煤,需要515萬(wàn)噸,每天要用20噸的大卡車(chē)運(yùn)705車(chē)才夠。
核能發(fā)電-弊
核能發(fā)電的弊端也是顯而易見(jiàn)的,最讓人恐懼的就是核輻射污染。雖然核能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,但包括核泄露和核廢料處理對(duì)環(huán)境生命產(chǎn)生致命傷害的核輻射污染時(shí)常遭到部分環(huán)保人士的反對(duì)。此外,還存在熱污染等情況。
1、核廢料處理需嚴(yán)謹(jǐn)。使用過(guò)的核燃料,雖然所占體積不大,但因具有放射性,因此必須慎重處理。一旦處理不當(dāng),就很可能對(duì)環(huán)境生命產(chǎn)生致命的影響。核廢料的放射性不能用一般的物理、化學(xué)和生物方法消除,只能靠放射性核素自身的衰變而減少。核廢料放出的射線通過(guò)物質(zhì)時(shí),發(fā)生電離和激發(fā)作用,對(duì)生物體會(huì)引起輻射損傷。
目前,國(guó)際上處理高放射性核廢料的方式主要有"再處理"和"直接處置"兩種。"再處理"主要是從核廢料中回收可進(jìn)行再利用的核原料;"直接處置"是指將高放射性廢料進(jìn)行地下埋藏,一般經(jīng)過(guò)冷卻、干式儲(chǔ)存、最終處置三個(gè)階段。美國(guó)就一直采取地下掩埋的措施來(lái)處理核廢料。在內(nèi)華達(dá)州北部的絲蘭山脈,已有1.1萬(wàn)個(gè)30―80噸的處理罐被埋在地下幾百米深處的隧道里。
2、熱污染。核能發(fā)電熱效率較低,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。
3、核能發(fā)電被認(rèn)為存在風(fēng)險(xiǎn)。核裂變必須由人通過(guò)一定裝置進(jìn)行控制。一旦失去控制,裂變能不僅不能用于發(fā)電,還會(huì)釀成災(zāi)害。全球已經(jīng)發(fā)生了數(shù)起核泄露事故,對(duì)生態(tài)及民眾造成了巨大傷害。有些環(huán)保人士就認(rèn)為,和其他可再生能源相比,核能并不是一種安全的能源。
公元1986年4月26日凌晨,位于今天烏克蘭的蘇聯(lián)第一座核電站--切爾諾貝利核電站4號(hào)機(jī)組發(fā)生爆炸,重達(dá)8噸多強(qiáng)輻射物質(zhì)噴發(fā)泄漏,造成核能史上最慘重的災(zāi)難。事故發(fā)生后,白俄羅斯損失了20%的農(nóng)業(yè)用地,220萬(wàn)人居住的土地遭到污染,成百個(gè)村鎮(zhèn)人去屋空。近核電站7公里內(nèi)的松樹(shù)、云杉凋萎,1000公頃森林逐漸死亡。30公里以外的"安全區(qū)"也不安全,癌癥患者、兒童甲狀腺患者和畸型家畜急劇增加;即使80公里外的集體農(nóng)莊,部分生下來(lái)的小豬也被發(fā)現(xiàn)出生缺陷。上述怪癥都被稱(chēng)為"切爾諾貝利綜合癥"。
核能發(fā)電的前景
節(jié)能減排目標(biāo)的制訂、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,中國(guó)核能發(fā)展空間巨大。我國(guó)核電經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,核電設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)水平明顯提高,核電工業(yè)基礎(chǔ)已初步形成。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國(guó)核電發(fā)展方針由"適度發(fā)展"到"推進(jìn)發(fā)展",最后確定為"積極發(fā)展"。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2009年,我國(guó)已建成的核電裝機(jī)容量為913萬(wàn)千瓦,而在建與已獲準(zhǔn)的裝機(jī)容量也達(dá)3858萬(wàn)千瓦,居世界核電在建規(guī)模之首。預(yù)計(jì)2020年,建成核電裝機(jī)容量為7000萬(wàn)千瓦,在建3000萬(wàn)千瓦,占總裝機(jī)容量的比例由4%調(diào)高至8%。依據(jù)這個(gè)目標(biāo),按照12500元/KW的造價(jià),整個(gè)核電市場(chǎng)的空間年均將有800億元,行業(yè)前景非??捎^。從全球看,利用核能產(chǎn)生核電的比重占20%的國(guó)家已經(jīng)很多。而我國(guó)當(dāng)前利用核能產(chǎn)生的核電在整個(gè)電力裝機(jī)容量中的比重僅為1%,因此中國(guó)未來(lái)核能發(fā)展有很大的空間。
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