核能是清洁能源吗

原创作家网软文频道开通了

中国第四代核武即将问世,但令人惊讶的是,它却和前三代核武器完全不同,不用通过原子弹引发聚变,没有核污染,也不会产生核辐射。这不由得让人感到惊讶与兴奋,核能既然做成炸弹都不会产生污染的话,那它运用在其他领域会怎样呢?

核能是清洁能源吗

核能发电,清洁环保无污染

2020年,我国有70%到80%的石油要从国外进口,随着对石油天然气等化石资源进口的依赖越来越大,我们国家迫切需要核能来解决能源危机。

因为核能虽然不是可再生资源,但是它是一种清洁能源。

核能居然是清洁能源?

没错,核能的确属于清洁能源。

核能是清洁能源吗

举个例子,核电站每年要用掉80吨核燃料,那么两支标准货柜就可以将全部的核燃料运完,但如果要达到同样发电效果的话,则需要燃烧515万吨煤,需要用705个装载量20吨的大卡车才能运走。这意味着使用核燃料的话,其成本不仅远低于燃煤,还能缓解交通运输压力

而且与会产生有害物质的化石燃料相比,核能不会排放会造成环境污染的有害物质。2018年,我国的火电的碳排放量就占据了全国总排放量的43%,而到了2021年上半年,中国新建的煤电和钢铁项目排放的二氧化碳量就约有1.5亿吨,相当于荷兰全国的总排放量。而在如今气候巨变的情况下,国家发改委能源研究所在《退役路径》报告中指出,中国应在2050年到2055年之间淘汰传统的燃煤电厂。

这也就意味着,运用核能发电已经是大势所趋。这不仅因为核能反应所释放的能量能远远高于化石燃料燃烧所释放出来的能量。而且核能还不容易受国际经济情势影响,相比较其他的发电方式来说,不仅实惠还稳定。

目前全世界共有438座核电站正在运行,总发电容量为353千兆瓦,占全世界发电量的16%,累计运行时间已经超过一万堆年(1堆年相当于核电站中的一个反应堆运行1年)。

核能是清洁能源吗

而截至2022年6月,中国核电累计发电量超过1.35万亿千瓦时,相当于减少燃烧标准煤4.08亿吨,减少排放二氧化碳10.70亿吨,生态效益相当于植树造林368.85万公顷。

但是核能可不仅仅能用来发电,核反应产生电能的同时,产生的热能还能用于海水淡化、城市供热、提供高温蒸汽等等方面。

从核潜艇到航空母舰

既然核能可以转化为热能,而热能又能转变为蒸汽,那么蒸汽就可以推动汽轮发电机组发电。世界各国军队的大部分潜艇和航空母舰都以核能为动力。

1961年,世界上第一艘核动力航母“企业”号建成服役。它有惊人的续航力和更大的机动性,每一次更换核燃料后,都可以再连续航行10年。“企业”号的出现,标志着航空母舰的发展进入了新纪元。

核能是清洁能源吗

而早在20世纪50年代,苏联政府在打造核动力潜艇的同时,也决定研制能用于民用船舶的核装置,并在1956年就将第一代核动力破冰船“列宁”号送下水,开始担任苏联在北海航线的破冰和引导任务。

破冰船由于其特殊的工作性质,需要依靠自身动力强行冲击冰面以达到破冰效果,因此对船体的坚固程度要求相当高。虽然破冰船不需要高速行驶,但却需要强大的马力来对付足够坚固的浮冰,所以,核动力破冰船的优势远大于其他动力的破冰船。目前,俄罗斯正在建造世界上最大的破冰船LK-110YA,它比俄罗斯航母还要大,自主续航能力能达到8个月。

核能是清洁能源吗

而我国的航母虽然现在还没有安装核动力,但中国新一代核动力破冰船雪龙3号的招标工作已经启动,西方国家认为我国此次制造的核动力破冰船标志着中国将在水面舰艇用反应堆的道路上跨出重要的一步。

除了为船舶提供动力外,核能作为一种长时可靠的能源系统,也为航天器跨星系超远距飞行提供了可能。

核动力航天梦不再遥远

早在20世纪初,得知居里夫妇提炼出放射性元素镭之后,俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就曾预言:“一吨重的火箭只要用一小撮镭,就足以挣断与太阳系的一切引力联系。”

核能是清洁能源吗

美国政府也曾在1955年设想过一个天方夜谭的计划:不再利用可控的核反应,而是用核爆炸来推动飞船。简单来说,先在飞船中装上原子弹,之后让飞船起飞,然后每秒抛出1-4颗小型原子弹引爆,引发的巨大脉冲将推动这艘巨大的宇宙飞船前进。但由于这个计划是依靠原子弹爆炸作为动力,所以必然会产生核辐射污染,所以这个名为“猎户座计划”的研究最后胎死腹中。

后来,用核爆炸推动太空飞船的计划,转为了利用核热能推力技术。也就是在飞船上安装核反应堆,一旦点火成功,核反应堆能将氢气加热到3100开式温度,然后向飞船尾部喷射超热的氢气以产生推力。并且这种核热能推力技术的可行性于上世纪60年代获得了证实。

核能是清洁能源吗

目前,运用于航天器上的核电源放射性同位素电源技术(RTG)已经比较成熟,在国内外航天中应用广泛,美国光从1961-2011年就发射了27个带有RTG技术的航天器。

而我国也从上世纪开始研究属于我们自己的核动力航天器研发计划,中国航天科技公司甚至计划2025年研制出可以重复使用的航天飞机,能够实现水平起降,用于太空旅游。嫦娥三号的总设计师孙泽周也说:“从技术发展上来讲,如果以后要对比如木星这些距离太阳更远的行星进行探测,完全依靠太阳能不太现实,这时对空间核动力的应用就会有比较大的需求 。”

核能是清洁能源吗

不过,现阶段还是化学火箭的天下,美国和俄罗斯都声称核能火箭的发展还需要很长时间,而我国的相关项目最快也要21世纪50年代才有结果,到那时,我们至少要能在航天工程上做到对核聚变完全控制。

只不过,不管是航天火箭,还是航母潜艇,这些东西离我们普通人的生活多少有些遥远。但你知道核能在医疗领域也大展身手了吗?

从医疗仪器到药物,核能无处不在

核能在医疗领域的发展与应用,最常见的莫过于大家都熟悉的X光和核磁共振检查了。

核能是清洁能源吗

我们在医院里拍片、做胸透等,主要利用的就是加速后的电子撞击金属靶制造的X射线,用于探测骨骼和软组织是否产生了病变。

但除了X射线外,原子衰变裂解时放出的伽马射线(γ射线),由于具有穿透性和对生物细胞的破坏作用,被广泛用于医疗用品消毒方面,还能对患有特定肿瘤的患者定向发射治疗。数据显示,2015年我国放疗单位共有各类放疗设备2849台,伽马刀和X刀约占13.4%。而核磁共振没有放射性,对人体非常安全,主要用于肿瘤、心脏病及脑血管疾病的早期筛查。

核能是清洁能源吗

当然,除此之外,核能还能用来制作药物,有一种名叫“亚甲基二膦酸”的药物里就含有了微量的人造元素:锝-99,这种药物在治疗类风湿性关节炎上有比较好的临床治疗效果,能减轻病患的疼痛,延缓疾病的发展。

截至2018年,全球核素药物市场约130亿美元,年增长率达到了18%,而我国的核素药物市场和核医学也在迅猛发展,从2013年-2017年,核素药物市场规模就从20亿元增长到了43.8亿元。根据数据显示,预计2022年我国核医学市场将达到106.34亿美元。

核能是清洁能源吗

有数据显示,预计到2030年,全球核医学市场规模将达到140-300亿美元,未来复合增长率会超过16%,届时预计核医学治疗市场占比约65%,核医学诊断市场占比约35%,将在未来的医学治疗中占据重要地位。

那么除了医疗领域,核能还参与了我们的那些日常生活呢?

日常生活中的核能应用

X射线可不光能在医院使用,在飞机场、火车站、地铁站等需要安检的地方,我们携带的行李都要经过X射线安检仪。不过行李安检仪的辐射剂量远远小于医疗诊断用的X光机,人在靠近X射线安检仪5厘米的地方停留50个小时,才会有相当于1次X光胸透的辐射量。

核能是清洁能源吗

不过,安检仪还不算离我们生活最近的核能应用,屋里安装的烟雾报警器才是,它的传感器内也使用一种放射性物质:镅-241。这种放射性物质能够产生电流,当烟雾中的烟粒子进入传感器后,就会扰乱电流,从而导致报警器响起声音。

不仅如此,大家一定还在电视上看过考古学家用碳-14来进行文物年代鉴定,但大家知道吗,碳14技术其实也属于核能的用途之一。当然,碳-14不仅能在考古上运用,如今也被拓展应用到了医学、环保、新药开发等领域。今年我国首批碳-14批量化生产在中核集团秦山核电站正式启动,标志着我国碳-14的生产方式开启了自主化道路,未来其产量可以基本满足国内的要求,解决国内碳-14同位素的供给问题。

核能是清洁能源吗

如今面对全球的能源危机,许多国家和地区都越来越重视核能在各个领域的发展,尤其是亚洲,目前核能的发展势头非常明显。在追求“碳中和”的背景下,现在全球都鼓励发展核能,就连东南亚国家在核能领域的投资,也预计会有所增加。

只不过,核能有利也有弊,核能造成的危害已有不少前车之鉴,相信在后续对核能的使用中,能做得比以前更好。

核能是清洁能源吗

参考文章:

赵博.北极巨兽:核动力破冰船[J].中国船检. 2020,(12)

苏光辉, 章静, 王成龙.核能在未来载人航天中的应用[J].载人航天. 2020,26(01)

其他标题:

用原子弹爆炸推动飞船上天?美国曾设想的猎户座计划为何如此疯狂

两个集装箱的核燃料,居然抵得过515万吨煤?核燃料的能量有多强

碳14也是核能之一?我国碳14开始批量生产,核能还能用于什么领域

核能用于医疗?核医学市场超百亿,将在未来医学治疗中占重要地位

北极资源价值凸显,为解决冰区航行,俄罗斯破冰船居然使用核动力

版权声明:本文内容由互联网用户投稿自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,请发送邮件至 ycwriters@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。

(0)

相关推荐

商务合作

微信:zhiyunyusong

广告位合作

QQ:653145651

email 侵权投诉

邮箱:ycwriters@163.com

分享本页
返回顶部