紀念切爾諾貝利核事故三十周年:能源的昨天今天和明天 |
送交者: 木樁 2017年04月27日18:14:07 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
這篇文章是為紀念“切爾諾貝利”核事故三十周年, 從“核桃樹”沙龍中搬過來的。 走進歷史博物館,驚嘆三千多年前的出土文物,金銀首飾,和現在高檔 shopping mall 出售的竟然沒多大差別;那些古代遺跡,科學的排水系統,至今都有城市建築學家前來觀慕;人類的科學文明,在工業大革命之前發展很緩慢,甚至可以說沒什麼發展。自從有了瓦特蒸汽機,人類知道利用能源,科學有了突飛猛進,這也是近二百年的事。
人類生存離不開能源。傳統的發電,用的是煤,更先進一步,用的是石油,再先進一步,用的是原子能—— 即原子核分裂時爆發的能量。
用煤當然是最原始,最落後的。 煤礦工人的工作環境是最危險的,黑漆漆的煤炭污染環境,現在容易采的煤礦已經漸漸被采完,用煤來發電的工廠已逐漸走向衰落。
用石油發電是當今最普遍的,因為方便。石油從地底下抽上來,經過煉油廠加工,即可以在各行各業使用了。天熱氣也屬於同類產品,可以用來發電和取暖,能直接從管道通到家裡來。但是,這億萬年前老祖宗留下的遺產總有一天會用完的。美國和中東阿拉伯為了石油,常年打得頭破血流,用石油肯定不是長久之計。埋在中東和其他地方的石油還夠人類消耗百把年。人有惰性,不被逼到死亡的境地,他是不會去想辦法的。先用了再說,等到石油用完了,好辦法也就出來了。
除了用煤炭和石油發電,科學家還設計了原子能發電廠。原子能發電的原理是:用原子核分裂時產生的爆發力。但是原子能發電廠需要大量的水源作冷卻用,所以必須建造在水的邊上,也就是河邊,或者海邊。原子能發電廠有它優越的地方,比如,發電量大。曾經有一段時間,原子能發電被認為很有前途,發展很迅速,以至於在有些國家,比如法國,原子能發電占總發電量的比例高達百分之七十多。但是,原子能發電也有它的弊端,最主要的是它有放射性,一旦發生事故,後果非常嚴重。比如,前蘇聯和日本都發生過核電廠的大事故。就算不發生事故,核廢料的處理也是一個大難題。當然,如果能用核聚變來發電,這些缺點就都沒有了。但是,全世界的科學家研究了幾十年,還是沒有能夠實現。
人是很聰明的,科學家又開始動腦筋想別的辦法。比如說,利用風力發電就是一種辦法,也就是我們經常能看到的風車。另外,何不直接利用太陽能呢?太陽能取之不盡,用之不竭,而且還很乾淨,沒污染。
說起太陽能發電,大家一定看到過有些居民的住宅,屋頂上有大塊玻璃,這就是太陽能發電。好處當然明顯:免去了按期供油供煤氣的麻煩,不需要大鍋爐,這就節省了占地面積。也許剛開始有一筆安裝費,但在來日後的費用會逐漸彌補。
目前在民用和工業上,用太陽能發電已經很普遍了。比如中國在太陽能發電總容量和年增加量上都位於世界前列。其他靠前的國家有德國,日本和美國等等。
吸收太陽能轉變為電能的平板材料,它的名字叫“硅”。硅這玩意兒,也是我們手機裡的那個芯用的材料。手機那麼小一點點,硅也就那麼一點點,達到要求相對容易。民用和工業上的太陽能平板,那就要用到大面積的硅,代價還是挺大的,至少在初期,需要政府補貼才能發展。科學家也在想辦法,找其他的材料來做太陽能發電板,比如,用有機材料,那就取之不盡,用之不竭了。但是,目前這些材料製成的太陽能發電板轉換效率太低,只有 百分之二、三,而且也不穩定,溫度一高就化掉了,離實用還有很大的距離。
計算數學家在太陽能發電板的設計上也起一定的作用。主要是建立合適的數學模型,然後通過計算機算法來模擬,以提高發電板的轉換效率。
如果哪天可控核聚變搞成功了,代價又不大,可能大部分能源就會來自核聚變,那該多好!核聚變沒有污染,用的材料和產生的廢料都是水一類的毫無害處的東東。但是,核聚變需要在高溫高壓下才能產生,因此很難控制。1989年,兩位猶它大學的科學家聲稱實現了常溫下的核聚變,一時吸引了很多注意力,大有要拿諾貝爾獎的勢頭,最後發現是個大烏龍! 核桃樹鏈接:http://blog.creaders.net/user_blog_diary.php?did=Mjg2NjM5 |
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