核動(dòng)力的應(yīng)用

自從地球上第一次出現(xiàn)人類以來，人類為了求得自身的生存和發(fā)展，一直在為擴(kuò)大能源，提高自己駕馭大自然的能力而斗爭。為此，人們?cè)��?jīng)利用過大自然所給予的各種動(dòng)力資源，從最初依*自己的體力，發(fā)展到利用畜力、水力、風(fēng)力和木材、煤炭、石油、天然氣等等。

　　然而，所有這一切能源，它們都離不開太陽能。太陽能是由于太陽上的大量氫核在極高的溫度下，聚變?yōu)楹ず藭r(shí)所釋放的巨大的聚變能，并在其周圍形成一圈強(qiáng)烈的熱擾動(dòng)，并以熱輻射能照射到各個(gè)星球上，其中的很小一部分照射到地球表面，僅此已足以使地球上的各種生物繁殖生長。

　　植物通過光合作用，把空氣中的碳、氫、氧、氮合成為有機(jī)物，以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在植物中。而牛馬等家畜吃了青草，身體內(nèi)細(xì)胞的新陳代謝作用變成為人類可以利用的畜力；同樣，人食用了蔬菜、水果和肉類等食物后，就可形成能勞動(dòng)的體力。

　　另外，太陽光的熱能使海洋里的水蒸發(fā)，形成天空中的云。云在大自然的作用下，以降雨的形式在高山上形成瀑布或在水庫中把能量儲(chǔ)存起來，經(jīng)開發(fā)后由水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌斔统鋈ゼ右岳�用。還有，因大自然的變遷可把大量有機(jī)物質(zhì)和森林等深埋在地層內(nèi)，天長日久后形成石油和煤炭，及天然氣等有用的動(dòng)力資源。

　　多少年來，人類就是利用太陽能所形成的動(dòng)力資源，推動(dòng)著生產(chǎn)力向前發(fā)展，并不斷提高人們的物質(zhì)生活和精神生活。而隨著人口的不斷增加，社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，以及人們對(duì)高度物質(zhì)文明和精神文明的需要，使得人們對(duì)動(dòng)力資源的需求也就越來越大。特別是一切現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國防和科技等都需要大量的能源，才能維持其高速度發(fā)展。

　　人口的增長和能源的消耗量基本上是正比關(guān)系，而隨著人口的增長，能源的消耗量飛快地增加。人口50年翻一番，而能源消耗，從1956～1970年相隔15年就增加了一倍多。當(dāng)然，各國的消耗量和其工業(yè)發(fā)達(dá)的程度有關(guān)。二十世紀(jì)七十年代，一個(gè)美國或加拿大公民每年耗能8.4噸石油。而這兩國的人口只占世界總?cè)丝诘?％，耗能卻占了31.3％；相反，占世界人口10％的非洲人，耗能只占2％，平均每人只消耗0.31噸石油，遠(yuǎn)小于世界平均值每人1.6噸。

　　由此設(shè)想，如果全世界每一個(gè)公民都能享受到像美國等發(fā)達(dá)國家的消耗量，那么即使人口的凈增長率為“零”，其能源的消耗量也要猛增五倍。如按煤和石油的發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算，可得每噸石油相當(dāng)于1.4噸煤的發(fā)熱量，則每年要消耗450億噸煤。而地球上已查明的有開采價(jià)值的煤炭儲(chǔ)藏量為13000億噸，這樣不到30年就將開采完。另外，加上石油的儲(chǔ)藏量也只能增加十年的開采量，也就是說40年左右就要用完。

　　當(dāng)然，人們還可采取其它種種措施，如開發(fā)水力、風(fēng)力、太陽能等。但由于人口的不斷增加(大約每秒鐘增加一人)，生活對(duì)能源的需求仍將不斷擴(kuò)大。按保守的估計(jì)，即保持原有的耗能水平，那么煤的開采只能維持200年，而石油和天然氣則更短，為50年左右。這就好像一個(gè)人只從銀行取款，而沒有新款存進(jìn)去一樣，總有一天要取完。為此，世界上許多國家，特別是那些動(dòng)力資源貧乏的那些國家，都在尋找開發(fā)新能源的途徑。而1939年巨大的核裂變能的發(fā)現(xiàn)，立即引起了各國能源專家的重視。

　　由于第二次世界大戰(zhàn)的特定環(huán)境，核能末被和平利用，而首先用于軍事目的。但是第二次世界大戰(zhàn)以后，美、蘇、英、法等國都成立了利用核能的工業(yè)部門，大力發(fā)展和推廣核能的應(yīng)用。其實(shí)人們?cè)缭谡羝麢C(jī)時(shí)代，就知道把熱能轉(zhuǎn)換成電能為人類服務(wù)。而核裂變能它也是以熱能的形式出現(xiàn)的，只要把這些熱量傳遞出來，就能對(duì)核能加以利用。

　　核能只能在特定的反應(yīng)堆內(nèi)釋放，首先轉(zhuǎn)換成熱能，然后通過蒸汽透平帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換成對(duì)人類特別有用并能方便傳送的電能，這就是核發(fā)電站的設(shè)想。原子能電站通過鈾235核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可釋放出巨大的熱能，然后由載熱劑(如水或二氧化碳?xì)怏w等)把熱量帶到熱交換器，把熱量交換后，由主泵把載熱劑送回到堆內(nèi)。在熱交換器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽被送入了透平車間，推動(dòng)蒸汽透平轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組，最后變成電能輸送出去。

　　由于美國在核能發(fā)展方面的有利條件，使得它早在1950年就曾利用核能進(jìn)行發(fā)電的嘗試。那是建造在布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性核動(dòng)力堆，電功率為3萬千瓦，用天然鈾作燃料，石墨作慢化劑，反應(yīng)堆的芯部通入空氣進(jìn)行冷卻，然后將被加熱的空氣引入熱交換器，使水變成蒸汽，最后推動(dòng)小型透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電。另外在1951年12月20日，美國利用它的第一座生產(chǎn)钚的增殖反應(yīng)堆的剩余熱量來發(fā)電，電功率為100千瓦。

　　雖然美國從五十年代初就開始研究和建造用于發(fā)電的各種類型的反應(yīng)堆，但其真正的目的還是在于軍事。1954年，美國建造的第一艘核動(dòng)力潛艇“鸚鵡螺”號(hào)舉行了下水典禮，這就是一個(gè)很好的證明。而世界上第一個(gè)使用核燃料把核能用來發(fā)電的核動(dòng)力反應(yīng)堆是在蘇聯(lián)首先建成的。這個(gè)核電站是在1954年6月27日開始正式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的，它的電功率為5000千瓦。所用的核燃料是一種低濃縮鈾，鈾235占5％。慢化劑和反射層均用純石墨砌塊，反應(yīng)堆內(nèi)插有128根鈾棒，鈾的總裝量為550公斤，每晝夜鈾235的消耗量為30克。而英國第一座用氣體冷卻的動(dòng)力堆的核發(fā)電容量為50000千瓦，它是在1956年5月英國的卡德霍爾建成投入運(yùn)行的，可供30萬人口的城市需要。同年美國在希平港建成了一號(hào)壓水堆型核電站，其發(fā)電容量為60000千瓦。

　　隨著核科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，核動(dòng)力被廣泛地用于各種艦艇和船只，并出現(xiàn)了許多種堆型，其中主要有，輕水堆、石墨氣冷堆和重水堆。到1977年6月底，在已投產(chǎn)的核電站中，壓水堆和沸水堆統(tǒng)稱為輕水堆，比重約占81％，而在新建的核電站中，輕水堆的比重高達(dá)94％。核電站的總?cè)萘糠磸?976年的一億千瓦到1980年為1.7億千瓦，而1985年可達(dá)4億千瓦。另外，從世界總能源的消耗量中看出，核能所占的比重從1976年的0.3％到1980年的3％增長了10倍。到1978年12月為止，世界上擁有反應(yīng)堆的國家，已達(dá)幾十個(gè)國家，而擁有大型核電站的國家也有十幾個(gè)，功率從30萬、40萬、60萬和90萬千瓦，一直到100萬，130萬千瓦的核電站都相繼投入了運(yùn)行。

　　目前世界上美國所擁有的核發(fā)電站最多，其次是蘇聯(lián)，而日本和法國的核發(fā)電也發(fā)展很快，而西德和英國的核發(fā)電容量則達(dá)幾千萬千瓦，就是印度的核發(fā)電容量1980年也為270萬千瓦。核能源將成為—種普通的常規(guī)能源，它將成為人們?nèi)粘Ｉ�活必不可少的能源之一�?/FONT>