讓海水獻(xiàn)出核燃料--氘、氚、鈾資源
核能的利用是人類未來能源的希望所在。從目前的科學(xué)技術(shù)水平看，人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾；二是輕元素的聚變，如氘、氚。重元素的裂變技術(shù)，己得到實(shí)際應(yīng)用；輕元素聚變技術(shù)，正在積極研制之中。不論是在核裂變反應(yīng)的重元素鈾，還是核聚變反應(yīng)的輕元素氘、氚，在世界大洋中的儲(chǔ)藏量都是巨大的。
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鈾是自然界中原子序數(shù)量最大的元素。它是一種鋼灰色金屬，圖為2700000倍鈾原子。 |
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廣東大亞灣核電站 |
對(duì)于鈾，采用人工方法轟擊鈾的原于核，使之分裂，可以釋放出驚人的巨大能量。例如，1公斤鈾裂變時(shí)釋放的能量，相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)放出的全部熱能�？梢�，鈾核裂變能是一種巨大的能源，這就是人們常說的原于能發(fā)電。迄今為止，全世界已建成的原子能電站和正在建設(shè)的約有上千座。隨著原子能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，對(duì)燃料鈾的需要量也在不斷增加。然而，陸地上鈾的儲(chǔ)藏量并不豐富，較適于開采的只有100萬噸，加上低品位鈾礦及其副產(chǎn)鈾化物，總量也不超過500萬噸。按目前的消耗量，只夠開采幾十年�？墒�，海水中溶解的鈾的數(shù)量可達(dá)45億噸，超過陸地儲(chǔ)量的幾千倍，若全部收集起來，可保證人類幾萬年的能源需要；不過， 海水中含鈾的濃度很低，1000噸海水只含有3克鈾。這就是說，只有先把鈾從海水中提取出來，才有可能加以應(yīng)用。當(dāng)然，要從海水中提取鈾，從技術(shù)上講是件十分困難的事情，需要處理大量海水，技術(shù)工藝十分復(fù)雜。但是，人們已經(jīng)試驗(yàn)了很多種海水提鈾的辦法，如吸附法、共沉法、氣泡分離法以及藻類生物濃縮法等。
氘和氚都是氫的同位素。在一定條件下，它們的原子核可以互相碰撞而聚合成一種較重的原子核--氦核，同時(shí)把核中貯存的巨大能量(核能)釋放出來。一個(gè)碳原子完全燃燒生成二氧化碳時(shí)，只放出4電子伏特的能量，而員-氚反應(yīng)時(shí)能放出400萬電子伏特的能量。氘-氚反應(yīng)時(shí)能放出1780萬電子伏特的能量。據(jù)計(jì)算，1公斤氛/燃料，至少可以抵得上4公斤鈾燃料或l萬噸優(yōu)質(zhì)煤燃料。海水中氘的含量為十萬分之三，即1升海水中含有0.03克氘。這0.03克氘聚變時(shí)釋放出采的-能量等于300升汽油燃燒的能量，因此，人們用1升海水＝300升汽油這樣的等式來形容海洋中核聚變?nèi)剂蟽?chǔ)藏的豐富。人們已經(jīng)知道，海水的總體積為13．7億立方公里，所以海水中總共含有幾億億公斤的氘。這些氘的聚變能量，足以保證人類上百億年的能源消費(fèi)。而且，氘的提取方法簡(jiǎn)便，成本較低，核聚變堆的運(yùn)行也是十分安全的。因此，以海水中的氘、氚的核聚變能解決人類未來的能源需要'將展示出最好的前景。
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日本美濱核電站 |
氘-氚的核聚變反應(yīng)，需要在幾千萬度，以致上億度的高溫條件下進(jìn)行。目前，這樣的反應(yīng)，已經(jīng)在氫彈爆炸過程中得以實(shí)現(xiàn)。用于生產(chǎn)目的的受控?zé)岷司圩冊(cè)诩夹g(shù)上還有許多難題。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這些難題都是能夠解決的。1991年11月9日，出l 4個(gè)歐洲國(guó)家合資，在歐洲聯(lián)合環(huán)型核裂變裝置上，成功地進(jìn)行了首次氘-氚受控核聚變?cè)囼?yàn)，反應(yīng)時(shí)發(fā)出了1．8兆瓦電力的聚變能量，持續(xù)時(shí)間為2秒，溫度高達(dá)3億度，比太陽內(nèi)部的溫度還高20倍。核聚變比核裂變產(chǎn)生的能量效應(yīng)要高達(dá)600倍，比煤高1000萬倍。因此，科學(xué)家們認(rèn)為，氘-氚受控核聚變的試驗(yàn)成功，是人類開發(fā)新能源歷程中的一個(gè)里程碑。在下個(gè)世紀(jì)，核聚變技術(shù)和海洋氘、氚提取技術(shù)將會(huì)有重大突破。這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與成熟，對(duì)整個(gè)人類社會(huì)將產(chǎn)生重大的影響。 ［上一頁］
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