什么是核能?

核能发电早在20世纪40年代可怕的第二次世界大战结束后就开始了。当和平最终获胜时,科学家们开始研究如何将核武器储备转化为有用的能源,使世界重新站起来。廉价电力的潜力促使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?尽管这些在当时都是很难回答的问题以及后果核电是可怕的,但有一件事是肯定的;核能是未来的能源。上世纪70年代初,中东战争肆虐,核能发展迎来了最辉煌的时刻。这引发了油价的飙升。核电站建设以令人眼花缭乱的速度加快。1970年到1985年间建造了更多的核反应堆,这就是核扩散的方式核电站来到。

chimney-concrete-nuclear-cooling

什么是核能?你问。之前定义核能在美国,让我们来看看不同的物质如何结合在一起形成原子,而原子是产生核能的关键元素。

原子本质上是物质的基本组成部分。它由原子核组成,包含3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(带负电荷的围绕原子核旋转的粒子)。质子和电子通常会相互吸引。原子核是由能量凝聚在一起的。密度很大的原子核中蕴藏着大量的能量。原子中所含质子的数量在很大程度上决定了一种元素的物理性质。所以,核能是包含在原子核或原子核中的能量。

核能可以用来发电。然而,它必须首先从原子中释放出来。这就需要原子分裂。这是通过一个被称为核裂变的过程发生的,在这个过程中,原子分裂释放出大量的能量。

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

核能是如何运作的?

如果你看看大多数传统的能源工厂(石油、煤炭和天然气),你会发现它们依赖一种热产生机制,然后产生蒸汽。蒸汽触发涡轮机旋转,最终产生电力。用于生产核能的核电站,与这些传统的核电站工作原理很相似,唯一的区别在于热源。在传统的化石燃料厂,石油,煤炭或天然气燃烧产生热量。高温使水沸腾产生蒸汽。蒸汽被引导去推动涡轮机,从而产生电力。

另一方面,核电站产生的热源是原子分裂的结果,这一过程称为核裂变。

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废物还有辐射污染环境。核裂变是一种物理过程,负责所有类型的发电,包括用于核武器和核电站的发电。

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产生一个更大的原子。核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。这与氢弹使用的核能类型相同。在地球上,核聚变已被用来制造核弹,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。

在核反应堆里会发生什么?

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。

核裂变过程产生的热量加热了核反应堆中的冷却剂(通常是水)。其他反应堆利用熔盐或液态金属作为冷却剂。核裂变加热冷却剂产生蒸汽。然后,蒸汽被引导去推动涡轮机。涡轮机为发动机或发电机提供动力,从而产生电力。

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。

核能的各种问题是什么?

虽然核能已经被证明可以产生大量的能量,但它有它自己的优点和缺点。它生产能源而不排放能源,已被证实是一种环保能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

核反应堆熔毁是指核反应堆严重过热导致反应堆核心熔化的情况。如果反应堆的冷却系统发生故障,可能会让一个或多个核燃料元素超过熔点,导致反应堆熔毁。熔毁可能会使危险的放射性物质扩散到核电站环境

对人类健康的影响

每一天,人类都自然地暴露在太阳辐射和医疗程序,如x光,CT扫描,或核磁共振等核药物使用广泛的辐射诊断和治疗健康并发症。这种来自太阳和医疗程序的低辐射照射不会对人类健康产生重大影响。然而,长时间暴露在高水平的辐射下会对人体细胞造成损伤,从而可能导致癌症。同样,急性剂量的高剂量辐射会导致辐射病,即短期内高剂量辐射照射所引起的疾病。辐射病患者会表现出脱发、呕吐、皮肤灼伤、腹泻、恶心甚至可能死亡等症状。

环境卫生问题关于核能发电的问题。这些工厂的冷却系统使用来自河流和湖泊的水。这种水通常用于散热,一旦使用;它允许在相对较高的温度下回流到河流或湖泊。这些水含有重金属和盐。再加上高温,这些重金属和盐分会摧毁河流和湖泊生态系统中的鱼类和植物。

安全问题

9/11恐怖袭击后,各国政府担心恐怖分子会盯着核电站释放放射性物质。虽然没有可靠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,反应堆周围的安全墙的特点是用2到5英尺的钢内衬或强化混凝土包裹。这些发电厂是专门建造来抵御地震小飞机,龙卷风,飓风

处置放射性废物

处置放射性废物核裂变过程中产生的核裂变物质被认为是放射性电厂面临的最大物流挑战。原因是这些放射性废料实际上是不可能用传统方法处理的,因为有些种类的废料,如乏燃料棒,即使不是几千年,也能保持数百年的活性。这就给处置带来了巨大的挑战。

核电的未来

核能是一种强大的力量。人们曾试图找到其他有建设性的方法来利用它。核能在许多国家是一种重要的能源。截至2014年,全球共有442座核反应堆在运行,总容量为30万兆瓦。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。

环境问题废弃核燃料的处理问题仍然存在,各国正在以不同的方式解决这些问题。美国正在政府地产上开发一个处置设施,但这个解决方案本身就存在争议。

图像信用:PDP.
chimney-concrete-nuclear-cooling

↓下一帖