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        海洋博物館 > 龍宮探寶 > 豐富的寶藏 > 巨大的液體礦床資源

     

    讓海水獻出核燃料--氘、氚、鈾資源


      核能的利用是人類未來能源的希望所在。從目前的科學技術水平看,人們開發核能的途徑有兩條:一是重元素的裂變,如鈾;二是輕元素的聚變,如氘、氚。重元素的裂變技術,己得到實際應用;輕元素聚變技術,正在積極研制之中。不論是在核裂變反應的重元素鈾,還是核聚變反應的輕元素氘、氚,在世界大洋中的儲藏量都是巨大的。

    鈾是自然界中原子序數量最大的元素。它是一種鋼灰色金屬,圖為2700000倍鈾原子。

    廣東大亞灣核電站

      對于鈾,采用人工方法轟擊鈾的原于核,使之分裂,可以釋放出驚人的巨大能量。例如,1公斤鈾裂變時釋放的能量,相當于2500噸優質煤燃燒時放出的全部熱能?梢,鈾核裂變能是一種巨大的能源,這就是人們常說的原于能發電。迄今為止,全世界已建成的原子能電站和正在建設的約有上千座。隨著原子能發電技術的發展,對燃料鈾的需要量也在不斷增加。然而,陸地上鈾的儲藏量并不豐富,較適于開采的只有100萬噸,加上低品位鈾礦及其副產鈾化物,總量也不超過500萬噸。按目前的消耗量,只夠開采幾十年?墒,海水中溶解的鈾的數量可達45億噸,超過陸地儲量的幾千倍,若全部收集起來,可保證人類幾萬年的能源需要;不過, 海水中含鈾的濃度很低,1000噸海水只含有3克鈾。這就是說,只有先把鈾從海水中提取出來,才有可能加以應用。當然,要從海水中提取鈾,從技術上講是件十分困難的事情,需要處理大量海水,技術工藝十分復雜。但是,人們已經試驗了很多種海水提鈾的辦法,如吸附法、共沉法、氣泡分離法以及藻類生物濃縮法等。

      氘和氚都是氫的同位素。在一定條件下,它們的原子核可以互相碰撞而聚合成一種較重的原子核--氦核,同時把核中貯存的巨大能量(核能)釋放出來。一個碳原子完全燃燒生成二氧化碳時,只放出4電子伏特的能量,而員-氚反應時能放出400萬電子伏特的能量。氘-氚反應時能放出1780萬電子伏特的能量。據計算,1公斤氛/燃料,至少可以抵得上4公斤鈾燃料或l萬噸優質煤燃料。海水中氘的含量為十萬分之三,即1升海水中含有0.03克氘。這0.03克氘聚變時釋放出采的-能量等于300升汽油燃燒的能量,因此,人們用1升海水=300升汽油這樣的等式來形容海洋中核聚變燃料儲藏的豐富。人們已經知道,海水的總體積為13.7億立方公里,所以海水中總共含有幾億億公斤的氘。這些氘的聚變能量,足以保證人類上百億年的能源消費。而且,氘的提取方法簡便,成本較低,核聚變堆的運行也是十分安全的。因此,以海水中的氘、氚的核聚變能解決人類未來的能源需要'將展示出最好的前景。
     

    日本美濱核電站

      氘-氚的核聚變反應,需要在幾千萬度,以致上億度的高溫條件下進行。目前,這樣的反應,已經在氫彈爆炸過程中得以實現。用于生產目的的受控熱核聚變在技術上還有許多難題。但是,隨著科學技術的進步,這些難題都是能夠解決的。1991年11月9日,出l 4個歐洲國家合資,在歐洲聯合環型核裂變裝置上,成功地進行了首次氘-氚受控核聚變試驗,反應時發出了1.8兆瓦電力的聚變能量,持續時間為2秒,溫度高達3億度,比太陽內部的溫度還高20倍。核聚變比核裂變產生的能量效應要高達600倍,比煤高1000萬倍。因此,科學家們認為,氘-氚受控核聚變的試驗成功,是人類開發新能源歷程中的一個里程碑。在下個世紀,核聚變技術和海洋氘、氚提取技術將會有重大突破。這兩項技術的發展與成熟,對整個人類社會將產生重大的影響。

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