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核能:從裂變邁向聚變
來源:中國核網 時間:2020-03-13 字體:[ ]

亚洲欧洲际中日韩迄今,核裂變能一直存在三大問題:能否安全運轉;原料能否保障供應;核廢料如何安全儲存。目前,幾個大國在加強國際合作的同時都在積極研究從核裂變邁向核聚變。

亚洲欧洲际中日韩如果受控核聚變得以實現,人類將獲得安全、清潔、廉價和取之不竭的能源,從而在保護生態環境的情況下實現經濟社會可持續發展。據世界核能協會(WN A )統計,截至2012年11月,全球共有30個國家運行著436臺核電機組,總裝機容量為3 .74億千瓦;13個國家正在建設62臺核電機組,總裝機容量為6300萬千瓦;27個國家計劃建設167臺核電機組,總裝機容量為1.82億千瓦。2012年全球核電鈾需求量為67990噸。

核電站是利用原子核裂變反應放出的核能發電的裝置。其核心是核反應堆,它是一個能維持和控制核裂變反應的裝置,在這里實現核能—熱能轉換。

亚洲欧洲际中日韩“棄核”還是“興核”!

世界核電產業發展很不平衡。據世界核能協會統計,截止2009年2月,全球運營的核反應堆共436座,核電裝機總容量達371927M W e,約相當于全球電力裝機總容量的8%。

亚洲欧洲际中日韩進入21世紀以來,一些國家掀起核電站建設新熱潮。2009年11月英國公布核能擴建計劃,提出興建10座核電站。日本經濟產業省2010年3月19日公布的“能源基本計劃”草案中心內容包括將核能發電作為“低碳電力資源的核心”,計劃在2030年前至少新建14座核電站。韓國提出在2015年前,除在建的4臺核電機組外,再建8座核電站,將核電占比提升至45%。

日本福島核電站事故發生后,一些國家展開“棄核”還是“興核”之爭。日本陸地面積僅占世界陸地面積的0.1%,卻集中世界每年發生地震的10%,不具備繼續擴建核電站的自然條件,退出“核電大國”俱樂部在所難免。但日本國內缺少化石能源資源,去核電化將影響仍不景氣的經濟。

核電站是利用原子核裂變反應放出的核能發電的裝置。

災難與科學相伴

世界第一座核電站運行60多年來,已發生三次事故,越來越多的核廢料儲存也存在巨大隱患,特別是鈾等資源能否保證供應,引起各方關注。從核裂變邁向核聚變是核電業發展大勢所趨。

核裂變原料主要是鈾。在全球已探明鈾礦資源儲量中,澳大利亞占25%,哈薩克斯坦占20%,其他鈾礦資源儲量較多的國家有加拿大、俄羅斯、烏茲別克斯坦和尼日爾等非洲國家。日本曾在1955年12月制定的《原子能基本法》中就明確把釷與鈾并列為核裂變“原料”。

2010年9月,日本內閣府原子能委員會代理委員長鈴木達次就核裁軍和防止核擴散提出“十項建議”中再次提出,應開發釷核電技術。據科學家們估計,全球釷礦資源儲量比鈾礦資源儲量多三、四倍,分布在許多國家,已探明釷礦資源儲量足夠世界使用100年。

釷在反應堆燃燒過程不產生钚—制造核武器的原料,不僅核廢料較少,而且放射性也比鈾少得多,是一種安全的核裂變原料。

“裂變”邁向“聚變”

亚洲欧洲际中日韩鈾、釷礦資源都是不可再生資源。因此,一些國家正大力研發從核裂變邁向核聚變。從核裂變邁向核聚變是核電業發展大勢所趨。

亚洲欧洲际中日韩目前,受控核聚變領域的研發重點有二:一是利用氫同位素為原料,二是利用氦-3為原料。

氦-3是一種公認的高效、清潔、安全核聚變原料。椐科學家們估計,100噸氦-3就可提供目前全世界一年的能源使用量。但是,在地球上氦-3的儲量極少,不具有開發價值。因此,一些國家正在研發利用氫同位素為原料,即核聚變原料主要是氫、氘和氚。氘也叫重氫,1公斤海水中含有0.034克氘,故地球海洋里有約23.4萬億噸氘,足夠人類使用幾十億年。

科學家從一升海水可提煉1/6克氘,其聚變后放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放的能量。浙江大學物理學教授盛正卯介紹,從海水中提煉氘技術已掌握,問題是核聚變過程中不能實現可控,一旦解決了可控的核聚變難題,不僅將解決全世界的能源問題,而且放射性微少,不產生核廢料,對環境的污染很小。 


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