正文 第35章 地學(21)(3 / 3)

核聚變能源

核能是能源家族的新成員,它包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限製了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。氘在海水中儲藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高的溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故,它是安全的。因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國,尤其是發達國家不遺餘力,競相研究、開發聚變能的原因所在。

新能源的開發與利用

風力發電

風力發動機的風輪是把風變為電的主要部件,它的外觀上有點像是電風扇的螺旋槳,風輪的直徑越大,發電的功率就越大。但是風力發電還有兩個問題必須解決:一是風的方向是不定的,在風向變換時,是否能根據風向作出相應的調整,以使風能得到充分的利用。二是風力的大小也是不定的,為了能使風力發出的電能夠是穩定而又持續的能量,這就必須要求進行合理地調速。

風力發電機是將風能轉化為其他形式能量的旋轉機械,主要用於發電。目前世界上最大的風力發電機在美國夏威夷,為3200千瓦,其風機直徑為97.5米。到1992年全世界風力發電裝機達2700萬千瓦,我國約20萬千瓦。據專家估計,我國地麵上的風力資源約有16億千瓦,即使隻利用其中的10%,也可獲得1.6億千瓦電力,是一項可觀的資源。

潮汐發電

潮汐發電站是利用潮汐水能發電的動力企業,生產過程與水電站基本相同。受潮汐周期性影響,發電量也有周期性波動。

用來燃燒核燃料的地方叫做核子反應堆。核裂變能夠放出大量的能量,同時產生中了,如果這些中了能被未發生核裂變的原子核繼續吸收,便能繼續引發核裂變,這就是裂變的鏈式反應。

我們部知道原子彈,當它的內部發生著巨火的核裂變,產生了大量的能量,而能量又不能夠及時釋放出來時,就會發生激烈的爆炸。

清潔的氫能

氫是一種氣體,是最輕的化學元素。氫是宇宙的基本物質,宇宙中很多星球部起源於氫,就連太陽也主要是由氫組成的,太陽的體積,幾乎有80%被氫占據著。地球在形成過程中,在地殼中也包含了一些氫,所以人們偶爾也能從地球上發現“氫田”。在地麵卜,我們可以發現大量的氫化合物,例如水以及各種碳氫化合物。

氫是一種無色、無味、無毒的清潔氣體,它的擴散速度快,其熱導率和熱容都很高,所以氫是一種很好的冷卻物質和載熱體。

我們能否直接從水中提取氫元素呢?科學家在水中放入催化劑以後,在陽光照射下產生光化學反應,把水分解成氫和氧。通過電解水來製取氫,關鍵在於催款化劑。隻要能找到合適的催化劑,將它往水中一放,經過化學的催化作用,水會很快地分解為氫和氧,我們就可以將氫和氧收集起來。但是,這種催化劑還未研究出來。

地熱能發電

世界各國對地熱能的開發利用比較重視,主要是將地下天然蒸氣和熱水用於生產和生活。意大利最早利用地熱發電,自1904年在拉雷德洛地區試驗發電成功後,目前地熱發電量已有50萬千瓦左右。1979年美國的地熱發電量達到66.3萬千瓦,居世界首位。火山眾多的菲律賓也在利用地熱發電。我國已有20多個省(自治區)開展了利用地熱能的工作,一般用於溫室、育秧、育種、孵化雞、養魚等。西藏羊八井、湖南灰湯、遼寧熊嶽等地已建有地熱電站。由於有關設施的一次性投資較高,地熱能的利用受到了一定的限製。