什么是核能?

在恐怖第二次世界大战后,使用核能的电力从20世纪40年代开始。当和平终于盛行时,科学家开始研究核库存如何变成有用的能源来让世界脚踏实地。非常便宜的电力的潜力驱动了许多国家开始发展核能。

萦绕在大多数人脑海中的问题是:电最终会免费吗?核能能够为工业、汽车和家庭提供动力吗?虽然这些问题在当时是很难回答的核电是可怕的,一件事是肯定的;核能是未来的能源。核能最好的小时在20世纪70年代初到达时,当中东的战争猖獗时,达到了20世纪70年代初。这引发了油价飙升。建立核电站以耀眼的速度捡起来。1970年至1985年之间建造了更多的核反应堆,这就是多么扩散核电厂来到。

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什么是核能?你问。在定义之前核能在美国,我们来看看由不同的物质组成原子的过程,原子是制造核能的关键因素。

原子基本上是物质的组成部分。它由原子核组成,原子核包含三种被称为亚原子粒子的小粒子,包括中子(带负电荷)、质子(带正电荷)和电子(带负电荷,围绕原子核旋转)。质子和电子通常会相互吸引。能量使原子核结合在一起。一个原子密度大的原子核含有大量的能量。一个原子中包含的质子数在很大程度上决定了一种元素的物理属性。所以,核能是包含在原子核或原子核心中的能量。

核能可用于产生电力。但是,必须首先从原子释放。这需要拆分原子。这发生在称为核裂变的过程中,其中原子被分裂以排出大量能量。

随着资源的消耗和高能量需求,世界正在朝着核能作为其来源,这是由原子核创造的。正如术语所说的那样,核能从原子的核释放。由于其批量转换为能量,这发生这种情况。尽管核电比为化石燃料燃烧的电力更安全,但它仍然是我们健康的危险环境

核电如何工作?

如果你看看最传统的能源厂(石油,煤炭和天然气),你会发现它们依靠一种发热机制,后来产生蒸汽。蒸汽触发涡轮机旋转,最终产生电力。用于产生核能的核电站,工作很像这些传统能源厂,只有大的差异就在热源中。在传统中化石燃料厂,石油,煤炭或天然气被烧毁以产生热量。热量煮沸水产生蒸汽。蒸汽被引导为变动涡轮机,从而产生电力。

另一方面,来自核电厂的热源是由于原子分裂,一种称为核裂变的方法。

核能是通过两个不同的过程产生的:核裂变和核聚变。

核裂变

它是将原子分成2个零件以释放能量的过程。分裂原子可以是自然衰减或在实验室内触发的结果。这是一种有效的电力来源,但也与一系列政治,环境和安全问题相处。

核裂变是通过分裂细胞核来释放原子能的过程,从而产生大约一半的原件的两种产品。核反应堆分裂铀原子的细胞核,产生大量能量。这个过程也创造了放射性浪费和辐射,可以污染环境。核裂变是负责所有类型发电的物理过程,包括用于核武器和核电厂的发电。

核聚变

核聚变是未来的能源。它为太阳和恒星提供了持续发光数十亿年的能量。核聚变是指多个原子粒子结合在一起形成一个更大的原子。聚变反应堆将氢原子结合在一起,形成氦原子、中子和其他形式的能量。这是用于氢弹的相同类型的核能。核聚变在地球上已经被用来制造核弹,但尚未得到控制,因此我们可以获得有用的能源。与核裂变不同,核聚变的数量没有限制。

核反应堆会发生什么?

核反应堆是一种能够控制核裂变以产生电力的机器链条。核反应堆利用铀的颗粒作为燃料源以产生电力。在核反应堆内,铀原子被迫分裂。在分裂过程中,原子放出称为裂变产物的小颗粒。裂变产品触发其他铀原子分裂,导致链反应。该链反应释放出热量。

通过核裂变过程产生的这种热量将核反应堆中含有的冷却剂(通常是水)的热量变暖。其他反应器利用熔盐或液态金属作为冷却剂。核裂变加热冷却剂以产生蒸汽。然后将蒸汽指向转动涡轮机。发动机或发电机,发电机或发电机产生电力。

可以使用称为核毒物的材料杆来调节产生的电力。核裂变反应产生化学副产物,使用核毒物吸收。一个经典的例子核毒药是化学元素氙。链反应应该是较慢和控制的,这就是为什么掺入更多核毒药杆。如果需要更多的电力,则去除核毒棒,煽动更强的链式反应。

统计上,大约15%的全球电力由核电站产生,美国领先于100多种反应堆。然而,化石燃料和水力发电仍然占据美国的发电。像法国,斯洛伐克和立陶宛这样的国家仍然从核电站产生更大的电力。

核电有哪些问题?

虽然已被证明核电以产生大量的力量,但它伴随着自己的优势和缺点。由于它在不发光的情况下产生能量,因此已被验证是生态友好的能源资源温室气体进入大气层。与核电相关的一些问题包括:

核反应堆熔毁

核熔毁是指核反应堆的剧烈过热导致堆芯熔化的情况。如果反应堆的冷却系统发生故障,可能会导致一个或多个核燃料元件超过熔点,从而导致熔毁。熔毁会严重扩散危险的放射性物质环境

对人体健康的影响

每一天,人类都自然地暴露在来自阳光的辐射中,以及x射线、CT扫描等医疗程序,或核磁共振成像(MRI)等使用广泛辐射来诊断和治疗健康并发症的核药物中。这种来自太阳的低辐射照射和医疗程序对人类健康没有重大影响。然而,长期暴露在高水平的辐射中会损害身体细胞,从而导致癌症。同样,严重剂量的高剂量辐射会导致辐射病,这是一种短时间内高剂量暴露于辐射造成的疾病。放射病患者会出现脱发、呕吐、皮肤灼伤、腹泻、恶心等症状,甚至可能死亡。

环境卫生问题已经提出了核电发电。这些植物利用来自河流和湖泊的水,为其冷却系统。这种水通常用于消除热量并曾经使用过;它允许在相对较高的温度下返回河流或湖泊。这种水与重金属和盐一起出现。结合高温,这些重金属和盐可以在河流和湖泊生态系统中消灭鱼类和植物寿命。

安全问题

9/11恐怖袭击后,各国政府担心恐怖分子会盯上核电站释放放射性物质。虽然没有真正的研究指出核反应堆如何能承受恐怖袭击,但值得了解的是,反应堆周围的遏制墙的特点是由一个内部钢衬里,包裹在2到5英尺或强化混凝土。这些发电厂是专门建造来抵御地震小飞机,龙卷风, 和飓风

处置放射性废物

处置放射性废物在核裂变期间产生的是具有放射性电厂的最大后勤挑战。原因是,这些放射性废物几乎不可能处理使用传统方法,因为某些种类的核燃料棒保持活跃,如果没有数千年。这带来了对处置的巨大挑战。

核电的未来

核能是一种强大的力量。人们已经努力寻找其他建设性的方法来利用它。核能是许多国家的重要能源。截至2014年,全球共有442个核反应堆在运行,总容量为30万兆瓦。作为全球核社区堡垒的国际原子能机构(IAEA)表示,到2030年,这个数字将增加2.5倍,到2050年将增加4倍。

较高的石油和天然气价格使核电等替代品如更具吸引力,并且预计将导致全球核发电能力的增长。反应堆设计的改进增强了安全性,提高效率,降低成本,使核生物成为经济上有吸引力能量的来源。许多国家(包括英国)最近肯定了他们打算继续使用核能的发电,虽然这一决定受到反核压力群体的谴责,但所有迹象都是核电将继续是一个重要的我们很长一段时间的能量来源。

环境问题关于废弃核燃料持续处置的处置,国家正在以不同的方式解决这些问题。美国正在制定对政府财产的处置设施,但这种解决方案本身就是争议。

图像信用:PDP.
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