第27條忠告:核能的開發和利用是20世紀科技發展的重大成果,也是解決人類能源危機最有希望的手段之一,在未來世界的能源構成中,核能將取代石油成為人類的主要能源。
近幾年來,世界上對核能開發較早和利用較多的國家,比如法國、美國和英國等,核電建設一直處於徘徊不前的狀態,與之相比,亞洲的核電工業呈現出一派生機勃勃的景象。
在亞洲,除了日本和韓國這兩個經濟實力雄厚的國家早已擁有核電之外,中國、印度和巴基斯坦也已步入了核電國家的行列。秦山核電站和大亞灣核電站的啟動,開創了我國核電的廣闊前程。印度現有9套機組在運行,5套在建設之中,2000年前總裝機容量達660萬千瓦。另外泰國計劃在2010年前建造600萬千瓦的核電機組,印度尼西亞、菲律賓和馬來西亞也有發展核電的計劃。已經擺脫了切爾諾貝利核事故陰影的俄羅斯決心重新大規模發展核電工業,按照新的核電計劃,在2010年以前,俄羅斯將興建並投產23座核電站,以結束這個國家5年來核電停頓不前的狀態。
1998年1月在哈薩克斯坦舉行的發展核能大會上,核工業專家認為,大力發展核能是哈今後擺脫能源危機、保護生態環境的最佳途徑之一。專家們指出,到2010年哈將麵臨嚴重的能源危機,以煤炭和重油為燃料的火電站將無法滿足經濟發展的要求,哈南部以及一係列重要的工業城市將因能源短缺而難以生存。哈擁有豐富的鈾礦資源,開采成本比國際同類核燃料要低得多。同時,用核電站替代火電站有助於防止“地球生態的頭號敵人——溫室效應”的進一步加劇,也可以節約大量不可再生資源。
近年來,烏克蘭核電生產穩步增長,核電站在國民經濟中的作用日益顯著。據烏克蘭國家利用核能委員會公布的資料,1995年全國發電總量為1800多億度,其中核電站發電724億度,比1994年多360億度。隨著發電量的增加,核電在國家電力生產中所占的比重也明顯增大,從1994年的34%增加到1995年的40%以上。烏克蘭目前共有15個核發電機組,總裝機容量達1380萬千瓦。
現在核電站使用的是核裂變的能源,真正前景誘人的核能是核聚變能。但目前受控核聚變的輸出能量小於輸人能量,即入不敷出,還不能投人實際應用。輸出能量超過輸人能量是實現受控核聚變實用化的關鍵,現在科學家已向這一臨界值發起挑戰。
1997年10月31日,聯合歐洲受控核聚變研究中心創造了受控核聚變輸出功率16.1兆瓦的新紀錄,打破了該中心39天前創造的12.9兆瓦的原世界紀錄。
本書作者當時采訪該實驗室時,專家們介紹,這一最高輸出功率達到當時輸人功率的65%,打破了39天前該中心創造的60%的世界紀錄。研究人員是在該中心專門用於受控核聚變研究的托克馬克裝置中創造這一紀錄的。他們將氫同位素氘和氚的混合氣體輸人托克馬克裝置的環形空腔內,然後加高溫使它們的電子與原子核分離形成等離子體,並用強磁場將等離子體束縛在空腔中心。當輸入功率增強到約25兆瓦時,有1個質子、1個中子的氘核和有1個質子、2個中子的氚核開始發生核聚變反應,在生成含有2個質子、2個中子的氦核並釋放1個中子的同時釋放出大量能量,最高輸出功率達到16.1兆瓦。
兩小時後,該中心又重複實驗,獲得了15.8兆瓦的最高輸出功率,這表明受控核聚變可在短時間內重複獲得較高的輸出功率。
隻有當輸出功率超過輸人功率時受控核聚變才有實用價值。這時受控核聚變不但可以靠自己釋放的能量得以維持,而且會釋放出額外的能量。
位於英國牛津郡阿賓登的聯合歐洲環始建於1978年,1983年投人使用,是歐盟下屬的科研機構,也是世界最大的受控核聚變研究中心之一。1991年11月,該中心在人類曆史上第一次實現受控核聚變,並創造了輸出功率1.7兆瓦的世界紀錄。1994年11月,設在美國普林斯頓大學的美國托克馬克熱核聚變實驗反應堆創造了最高輸出功率為10.7兆瓦,輸出功率與輸人功率之比為28%的世界紀錄。
聯合歐洲環的專家接受本書作者采訪時指出,盡管受控核聚變將來可望為人類提供用之不盡的新能源,但在相當長的時期內,水力、風力等發電仍大有可為。聯合歐洲環受控核聚變中心主任馬丁凱爾哈克爾和物理學家戴維“沃德博士指出,大規模應用受控核聚變提供的能源是人類的長期目標,但從目前看,利用這一新能源存在技術、投資、基建等各種困難,預計50年內方可進人商業使用階段,就是到那時它也隻能與石油、天然氣、煤、水力、風能和太陽能等能源互補並存。
沃德博士說,人類開發和利用能源有短期、中期和長期目標。目前使用石油、天然氣等非常方便,但這很可能隻能持續幾百年,因為它們的總量是有限的。此後人類將充分利用水力、風力、太陽能等可再生能源和核能等,在可預見範圍內核給新世紀的忠告核能最終將成為主要能源。因此,水力、風力、太陽能等發電無論是現在還是將來都有其存在的價值,在相當長的一個時期內它們仍將是一個非常重要的能源采集手段。
八、垃圾發電造福人類
第28條忠告:利用垃圾發電,既節約資源又保護了環境,是一條很值得提倡的新思路。
除了開發“再生能源”之外,近年來有越來越多的研究人員把尋找的目光落在了我們身邊的垃圾和淤泥等廢料上。
利用垃圾發電,既節約資源又保護了環境,是一條很值得提倡的斬思路。日本現有的1900個家庭垃圾焚燒場中,123個實現了垃圾發電。這種垃圾發電係統與普通的火力發電站十分相似,每套係統的發電能力可達1000千瓦,平均每天使用垃圾50噸。日本政府已經訂出計劃,到2010年時製造出發電能力400萬千瓦的新垃圾發電係統。在英國的沃爾弗漢普頓,歐洲第一座廢舊輪胎發電廠已建成並投產。這座工廠每年可用去800多萬個廢舊輪胎,為英國廢舊輪胎總數的1/4。電廠的總裝機容量25兆瓦,可滿足2.5萬個家庭的用電,並且還能生產鋅等副產品。
用雞糞發電,很多人聞所未聞。世界上第一座以雞糞為燃料的發電站%英國的艾伊電站已經從1993年10月起投人運轉。這座電站的發電能力12.5兆瓦,所使用的燃料是木屑、秸稈和雞糞的混合物,電站每年能燃燒12萬噸雞糞。雞糞電站排放的廢棄物富含磷和鉀,可作肥料出售,有關專家認為,盡管雞糞電站的發電能力比火力電站要小得多,但對發展中國家很有吸引力,隻要1400萬隻雞的雞糞做燃料,所發的電力就可供1.2萬人用上一年。
向海洋要資源
第29條忠告:進軍月球和火星固然讓人心潮澎湃,但與遙遠的月球和火星相比,海洋才是最現實的資源。海洋以其豐富的資源將成為人類解決由人口膨脹而引發的陸地資源短缺和環境惡化的重要出路之一。
海洋——最現實的資源
當世界各國備受資源短缺、人口膨脹、環境惡化等全球性問題困擾時,不約而同地把目光投向了遼闊的海洋。尤其是自1990年第45屆聯合國大會作出決議,敦促世界各國把開發海洋、利用海洋列為國家的發展戰略後,絕大多數沿海國家均把開發海洋作為加快經濟發展、增強綜合國力的戰略選擇。1994年《聯合國海洋法公約》正式生效,標誌著人類對占地球表麵積71%的海洋開始進人“依法治海”的新時代。海洋以其豐富的資源將成為人類解決人口膨脹、陸地資源短缺和環境惡化的重要出路之一。
人類誕生於蔚藍色的海洋,從這個家園獲取無盡的財富。據權威資料顯示,海水中溶解了80多種總量達5億億噸的化學元素。科學家們將它比喻為“液體礦山”。據匡算,這其中含食鹽3.77億億噸,鎂1800億噸、鉀550億噸、鈾45億噸、金1500萬噸。此外,海洋石油總儲量達1450億噸、天然氣45萬億立方米。海洋生物總量達342億噸,僅魚類年生長量就達6億噸。海洋,不僅可以為人類提供大量的食物、藥物和工業原料,還可以提供大量可再生能源。潮汐、海流、波浪、海風、海水溫差和鹽差都蘊藏著巨大的能量,可以用來發電。