第六章能源技術科技館的發展介紹(2 / 3)

實驗表明,在許多江河入海口處的海水滲透壓力差,大致相當於240米高的水位落差。當前世界上水壩高於240米的大水電站非常非常的少。有的江河入海口處海水的滲透壓力大得令人覺得不可思議。科學家們預算,全世界的海洋一年的蒸發量相當於其水位降低13米,即每秒蒸發12×107立方米的水量。如果以2124帕(約合21個大氣壓)的海水鹽差進行計算,那麼全世界海水鹽差的能量資源高達30億千瓦。

試驗表明,江河入海口處是利用海水鹽差能量最理想的場所。由於,在江河入海口處,含鹽極少的江河水一直源源不斷地流向大海,而海水本身含有較多的鹽分,所以海水與江河水之間的形成鹽濃度差,隻要將兩個別電極分別地插進海水和江河水裏,並將兩個電極用導線連接起來,電流就會源源不斷。

7海底核電站

從發電原理來說,海底核電站與陸地上的核電站基本上是相同的,它們都是利用核燃料在裂變過程中產生的熱量來將冷卻水(或其他液體)加熱,使其變成高壓蒸汽,以推動汽輪發電機組發電。當然,海底核電站的建造比陸地上的核電站要困難得多:一、海底核電站的所有零部件都必須能承受住幾百米深的海水所施加的巨大壓力;二、海底核電站要求其一切設備的密封性能都非常好,能夠達到滴水不漏的程度;三、海底核電站的各種設備和零部件都必須具有耐海水腐蝕的能力。

美國設計的海底核電站,它在穩定時的發電能力隻有3000千瓦,而它的脈衝發電量最高可達600萬千瓦,後者是前者的2000倍。英國海底核電站設計方案與美國方案有所不同,英國海底核電站裝置了兩座核反應堆艙,從而能夠在一座反應堆換料或進行檢修時,另一座反應堆照常供電,以保證采油用電的需要。反應堆安置在長60米、直徑為10米的耐壓艙內,而耐壓艙可在500米深的海底長期穩定地進行工作。耐壓艙的外殼是用雙層5~7厘米厚的鋼板製成,中間灌注混凝土,混凝土的厚度為05~15米,其厚度隨著水深而增大。共裝備3台汽輪發電機,都密封在耐壓艙內,以確保電力供應的需要。

海底核電站能為勘探和開采海底石油提供許多方便,它可以將富足的電力輕而易舉的送往采油平台,還可以為許多遠洋作業設施提供廉價的電力。

8海上核電站

早在很久以前,人們就有了在海上建造核電站的設想,因為在海上建造核電站有許多優越條件。首先海上核電站的造價要比陸地上低。這樣,在同等投資的條件下就可以建造更多的核電站。其次,可以隨便選擇站址,不必像在陸地上那樣受地震、地質等因素的限製,也無需顧及是否在居民稠密區等各種情況的影響。另外,海上的工作條件,不存在陸地上那種“因地而異”的種種問題。這樣就可以使整個核電站按“標準化”的要求以流水線作業的方式進行建造,從而大大簡化了核電站複雜的生產程序,便於批量生產和使用,顯著降低了造價,縮短了建造周期。

為了便於建造可以先在海港內進行建造,然後再用大輪船把它拖至離海岸不遠的淺海區,或拖至海灣附近。電站發出的強大電力,可以通過海底電纜與岸上的電網接通。

海上核電站的安全問題也有了更好的解決方案,它和陸地上的核電站一樣,也都有專門的廢水、廢料處理措施,不會將帶有放射性物質的廢水直接排入海水中。不僅如此,它還給海洋帶來了有利條件,由於海上核電站建有較為高大的防波堤,能引來魚蝦等海洋生物洄遊,大大促進了海洋生物的養殖和捕撈事業的發展。

9太空核電站

太空核電站的基本原理就是將核反應堆裝在衛星上,從而用它來提供重量輕、性能可靠、使用壽命長而成本低廉的供電裝置。

在人造衛星上通常都裝有各種電子設備,這其中包括電子計算機、自動控製裝置、通信聯絡機構、電視攝像機和發送係統等,為此必須需要提供大量性能穩定可靠的電源。另外對於用來探測火星、木星等的星際航行器,則更需要這種供電裝置了,因為它們所配備的電子設備就更多、更複雜,而且要求其使用壽命特別長,因其來回一次要曆時幾年甚至十幾年。星際航行器要在那麼長的時間內同地球上保持不斷的通信聯係,這就必須使這類飛行器上所用的電源容量特別大,工作性能安全可靠。

經過研究,科學家們終於為人造衛星和太空飛行器找到了較為理想的電源——太空核反應堆。

其實,在采用核反應堆來作為太空飛行器和人造衛星的電源之前,曾廣泛使用過核電池,至今在一些衛星和太空飛行器上仍還在使用這種電池。核電池的使用壽命一般可達5~10年,其電容量可達幾十到上百瓦。然而,這樣的電容量與太空核反應堆比較起來,就顯得微乎其微了。

太空核反應堆的電容量相當高,一般為幾百到幾千瓦,有的甚至可高達上百萬瓦。有了這種太空核反應堆,就能充分滿足人造衛星和太空飛行器對電源的容量要求了。

10能源核聚變

核聚變就是利用氫、氦等較輕的原子核聚變成較重的原子核,同時釋放出大量能量。聚變反應放出的能量稱為聚變能。氫彈爆炸就是聚變反應。

那麼如何使它們發生核聚變呢?要想使兩個較輕原子核發生聚變,就必需使這兩個核距離非常近,相互距離要小於1000萬億分之三米才行。隻有在這個距離內,兩個核內的核力才能相互作用而產生聚變反應。但是,在地球上天然存在的物質中,原子核都是帶正電的。要使兩個帶正電的原子核互相靠近,就必需克服它們之間的靜電排斥力;而且這種斥力的大小與兩個核之間的距離的平方成反比,隨著距離的減小斥力就會增加。所以隻有使兩個核獲得足夠的動力,然後快速撞上去,才能克服靜電斥力從而發生聚變。因此,最常用的方法就是將聚變材料,加熱到幾千萬至幾億攝氏度的高溫,來使它們的原子核獲得足夠動能,為核聚變的發生創下條件。所以通常把這種核聚變反應又稱為熱核聚變。

前蘇聯科學家設計的熱核反應裝置——托卡馬克采用的就是磁約束裝置。在這種裝置中,聚變反應是在環狀圓管內進行的。管上繞的通電超導線圈產生強磁場,使等離子體在管的中心線上做圓周運動,不和管壁接觸。首先用電磁感應產生的大電流的歐姆熱將等離子體加熱到1000萬攝氏度,再用注入高能中性粒子束等方法使等離子體達到億度高溫。

1991年11月9日,歐洲聯合核聚變實驗室首次成功地完成了受控核聚變反應實驗,聚變的時間持續了2秒鍾,溫度高達3億℃,且有1700千瓦的能量輸出。當然,實驗與實用之間還存在著相當大的距離。

11太陽能熱電站

太陽能熱電站的能量轉換過程是這樣的:利用集熱器(聚光鏡)和吸熱器(鍋爐)把分散的太陽輻射能彙聚成集中的熱能,再由熱蒸汽推動汽輪發電機組進行發電。它與一般火力發電廠的主要區別就在於:其動力來源不是煤或燃油,而是太陽的輻射能。

太陽能熱電站內還設有蓄熱器。高壓熱蒸汽在推動汽輪機轉動的同時,還通過專用的管道將一部分熱能儲存在蓄熱器內。陰天、雨雪天及夜間沒有陽光,便由蓄熱器來提供熱能,從而保證太陽能熱電站能夠連續發電。

太陽能熱電站多采用塔式,就是在地麵上設置許多麵聚光鏡,從不同角度和不同方向把太陽光收集起來,集中反射到一座高塔頂部的專用鍋爐上,使鍋爐內的水受熱而變為高壓蒸汽,由蒸汽驅動汽輪機,再由汽輪機帶動發電機發電。

12太陽能氣流電站

當前人們利用太陽能發電最為奇特的要算太陽能氣流電站了。