时间：2022-10-07 03:36:54
公元3012年。
由于1000年前发生的一场恐怖灾难,人类文明早已荡然无存。然而,那场灾难究竟是因何而起,已经没有人能知道了。全世界总共只有不到1亿人,没有煤炭,缺少水源,大片的森林化为乌有,曾经的科学技术多半被遗忘,人类过着朝不保夕的生活。直到有一天,一个未来原始人找到了一张仍能播放的光盘,情况发生了改变……
看到光盘中的内容,3012年的人类――小V和小G惊呆了。原来,1000年前的古人,竟然一直在使用一种叫“核能”的东西来提供源源不断的能源!可是……“核”真有那么强大吗?小V和小G的眼里充满了好奇,眨都不眨地盯着电视屏幕。
突然,屏幕里出现了一个自称是爱因斯坦的怪老头,他用粉笔在黑板上写了一个公式:E=cm2。这东西小V和小G可看不懂了。不过幸好,怪老头紧接着开始讲解:这个公式的意思是说质量可以转化为能量。也就是说,如果一枚原子核,被中子击中后分裂了,分裂后的碎片的质量比原来完整的原子核要少,少的这部分质量就变成了能量。而且这个能量非常巨大!
这下小V和小G有点明白了,原来,物质是由原子构成的,而原子之中,还有原子核以及很多别的更小的粒子,比如中子、质子等。千年前的古人发现了一种叫铀的元素的原子核,如果被中子击中,就会分裂为两个原子核,同时释放出惊人的能量。他们把这种现象叫做“铀核裂变”,并一直在研究利用这种巨大的能量!
看到这里,小V和小G的嘴巴都张成了“O”形,1000年前的古人竟然这么聪明!
核能大力士
接着出现的画面,更是令小V和小G激动不已。
1954年,前苏联建成了世界上第一座核电站――奥布宁斯克核电站。之后,英国、美国等国家也陆续建成了很多核电站。随着技术的不断发展,到了1966年,核能发电的成本已经比火力发电要低得多,核能发电真正进入了实用阶段。
核能发电优点多:
1.核能发电不会像火力发电那样,因为燃烧煤炭而造成空气污染,它是一种清洁能源。
2.核能发电不会产生二氧化碳,能减少温室效应。
3.核能发电需要的原料,体积小能量大,一座10亿瓦的核电站,一年只需要30吨铀燃料,如果换做煤炭,至少也得几万吨。
4.核能资源很丰富,世界上已经发现的能够进行核反应的物质是煤炭的十多万倍。
嘿,看来这核能发电还真是优势多多呀!小V和小G被光盘里记录的这一幕幕影像鼓舞了。于是当即决定:咱们跟祖先相比简直太土了,居然还在烧柴火!不行,咱也要搞核能发电!
可是,这核能发电该怎么搞呢?
核能是怎样发电的?
为了了解核能发电的秘密,小V和小G迫不急待地往下看。
核能发电的能量,就是核裂变产生的。铀-235、铀-233、钚-239等重元素的原子核,被一枚中子击中后,发生了裂变,同时,还会放出两三个新的中子,这些新中子中,至少有一个能够再次与原子核撞击发生裂变……就这样,裂变反应就会持续不断地发生,这叫链式裂变反应。
链式核裂变反应是在核反应堆中进行的,链式核裂变不断释放能量,这些能量在核电站中被用来烧水。水被烧开后,释放的蒸汽推动发电机轮机组中的转子转动,电就被发出来了。看起来很简单,其实这是一项非常复杂的技术。链式反应必须由人工进行控制,失去控制的核电站,就等于一枚恐怖的原子弹,稍有差池,便会酿成大祸。
啊?原子弹?酿成大祸?小V和小G面对这些新冒出来的词儿,又有点儿晕,核能真的这么危险吗?1000年前的古人又是怎样确保安全使用核能的?这事必须弄明白才行。
核电站是如何工作的?
铀燃料在反应堆中进行链式核裂变反应,产生巨大的热能。第1回路的水流经发生反应的铀燃料后,被加热成327摄氏度,155个大气压的高温高压水(在1个大气压下,液态水加热到100摄氏度时就会成为蒸汽,但是在高压下,这个温度会提高)。
被加热后的第1回路水,与蒸汽发生器中的第2回路水进行热交换,使部分第2回路水成为蒸汽,蒸汽进入汽轮机,通过汽轮机做功,同轴带动发电机发电,电流再通过变电器和高压输电网送往千家万户。
通过汽轮机后的蒸汽,会在冷凝器中被第3回路水冷却成液态,然后被水泵再次泵入蒸汽发生器中进行循环。实际上,1、2、3路水都是往复循环的。
看到了吧,高大的冷却塔里冒出来的只有水蒸气。因此,利用核能发电是最清洁环保的方式。
核,锁在笼中最安全
还好还好,光盘里专门讲到了这个问题,赶紧研究一下。
核电站必须选择地震烈度低和地壳稳定的“安全区”。科学家要查阅这个地区上千年的地质资料,推测今后50到100年的地质活动趋势。核电站与输油管、机场、公路、铁路这些设施的距离也有严格限定,核电站周围的居民也是越少越好。
链式核裂变反应是在核反应堆中进行的,在反应堆外面,有三道“保险”。最里面是高强度的锆合金包壳,能把核裂变产生的放射性物质密封住。中间是压力壳,包在锆合金外面,防止锆合金破损。最外面是安全壳,这是一个庞大的家伙,由厚厚的钢板和钢筋混凝土板构成,即使飞机撞上去,也保证毫发无损。
给核电站换转子
哇～这段内容简直太令人欢欣鼓舞了,如果现在也能使用核能发电,我们将彻底改变目前的生活现状!小V和小G在心里盘算着。这时,光盘中出现了一段如何维修核电站的内容,专门讲解了怎样给核电站中的发电机更换转子,小V和小G又开始聚精会神地观看起来,生怕错过任何细节。
为什么要更换转子
一座核电站中,除了核反应堆,就数发电轮机组运转最繁忙,轻易不能停工,一停工,就会因为发不出电而蒙受经济损失。更换一个转子需要十几个小时甚至一天时间,这就意味着,在这段时间里,这台发电机发不出一度电。而转子并没有损坏,为什么要换呢?嘿,眼光要放长远,新的技术和改进的转子叶片能够将发电率提高5%,别小看这点提升,就是这5%的提升,就能多为千万个家庭供电呢!
人造小太阳
光盘中的视频画面带给小V和小G一个又一个惊喜,古代科学家们除了完善已经掌握的核能技术,还在不断地研究怎样能更好地利用核能。现在,他们竟又提出了新方法――核聚变。
核聚变也叫热核反应,原理是两个原子核相结合,变成一个更大的原子核,并且释放巨大的能量。核聚变释放的能量比核裂变要大得多,太阳等恒星内部每时每刻都在进行着核聚变反应。只是目前人类还不能像控制核裂变那样控制核聚变。一旦核聚变发电变为现实,好处可是核裂变发电不能比拟的,因为核聚变发电产生的能量更大,而且核聚变比核裂变清洁,产生的核废料要少得多!
令人头疼的核废料
一个一个高科技的画面令小V和小G激动万分,人类文明的复兴,这下有希望了!就在他们跃跃欲试时,视频中播出的内容,却令他们不禁皱起了眉头。
核裂变反应后的废料不足以用来发电,但辐射量却非常大。强辐射一旦接触到人体,就会对人造成严重伤害!因此,核废料的处理,成为一大难题。
一般的核电站都是将核废料放在能够隔离辐射的容器中,再深藏在地下400到700米的“核废料垃圾场”里。这种“垃圾场”必须建在地下水位以下的岩层中,才能保证核废料不会随着地下水渗透到地面上来。而且这“垃圾场”必须绝对结实,不然一地震,“垃圾场”里的垃圾都该活蹦乱跳了。
可是,全世界好几百座核电站,每年产生的核废料总量非常多,用不了50年,就能让现有的“地下垃圾场”爆满。光靠埋藏也不是办法,因此,科学家又想出一个办法。
用一种名叫“有毒废料再循环系统”的新型核反应器,尽可能多地“压榨”核废料中的极少能量,让最终产生的核废料数量和辐射量都降低近一半。可这并不能彻底解决核废料的处理问题。
于是,又有科学家提出来,既然宇宙空间中充满了大量辐射,不如把核废料都扔到那里去。这个想法立刻遭到其他科学家的反对,因为这项技术的难度实在太大,万一火箭出点什么差错,核废料在空中爆炸,那可不是闹着玩儿的!在人类利用核能发电的历史中,曾遭遇到的最惨痛的一次教训,就是前苏联的切尔诺贝利核电站事故。那次严重的核泄露和爆炸事故,当场导致几十人死亡,上万人受到严重核辐射,直到现在,那个地区的核辐射量都严重超标。几十年来,切尔诺贝利核电站辐射区都被称为“限制区”或者“鬼城”。
“妈呀～”核废料的处理这么难!核爆炸威力这么大!核能这东西,简直就是天使与魔鬼的混合体嘛～
核威胁下的世界好可怜
看到这里,光盘的内容已经接近尾声了。小V和小G突然产生了一个疑惑:既然祖先们的科技水平已经达到了如此境界,人类文明怎么会倒退到烧柴火的地步呢?就在这时,光盘视频中最初出现的那个怪老头又出现了,他神情沮丧,一副要哭了的样子,沉重地展示出一幅接一幅的资料照片。这些照片的内容就像一盆冷水当头浇下,令小V和小G从头顶凉到脚后跟。因为,天使真的变成魔鬼了!
第二次世界大战时期,人类首先想到的就是,利用核能的巨大能量制造大规模杀伤性武器。当时,德国、美国、前苏联、日本等国家都在研制核武器――原子弹。其中,美国率先研制成功,并且在日本的广岛和长崎两个城市分别投下两枚原子弹。两座城市瞬间化为人间地狱。这还不算完,后来,人类又利用能量更大的核聚变反应,造出了氢弹,氢弹的威力又是原子弹的几百上千倍!
终了,这个怪老头眼含热泪地对着镜头说:“快一百年了,人类世界始终处在核威胁的阴影中。全世界的核武器数量足够毁灭地球几十次,一旦核战争爆发,人类文明必将被毁灭……今天,我,爱因斯坦,一个研制了毁灭性武器的,热爱和平的老头,专门制作出这张《千年核能备忘录》光盘,就是希望给子孙后代留下一份宝贵的遗产,希望后人能善用核能,造福人类。”
一道银光闪过,《千年核能备忘录》播放完毕。坐在废墟中看电视的小V和小G竟然谁也没有吭声,也没有动,因为有太多的内容需要他们思考了,核能,既能帮助重建人类文明,也可以再一次地彻底毁灭人类……
放心吧,小V和小G是不会放弃希望的,他们一定会想出办法来防止悲剧再现,因为,他们看过《千年核能备忘录》呀～
什么是核辐射
原子核从一种结构变成另一种结构(比如一个原子核裂变成两个),或者从一种能量状态转变为另一种能量状态(比如裂变中释放大量能量)时,都会释放出无数微观粒子流。这种粒子流,就是辐射。辐射会诱发心血管疾病、糖尿病和癌症,对人类的神经系统和免疫系统造成严重损害,还会导致儿童骨骼发育不良,妇女不能生育,视力下降甚至视网膜脱落。