易裂變核素

    易發(fā)生裂變的原子只有鈾-235（U235）、钚-239（Pu239）、鈾-233（U233）三種。而天然存在的易裂變元素只有鈾-235，钚-239可由鈾-238生成，鈾-233可由釷-232（Th232）生成。

    易聚變核反應(yīng)

    氘（D2）-氚（D3）反應(yīng)。氘和氚都是氫原子的同位素。氘天然存在，而氚極少，必須由人工生成（如由鋰制造）。

    核能--無窮的能源 核能分為裂變能和聚變能兩種。目前人類能正在用于和平利用的只有裂變能。可控聚變能利用技術(shù)正在攻克。

    天然鈾的成份

    天然鈾中占99.3%為難裂變的鈾-238，僅有0.714%為易裂變的鈾-235。鈾-238可通過吸收一個(gè)中子變成易裂變的钚-239。

    作為發(fā)展核裂變能的主要原料之一的鈾，世界上已探明的鈾儲量約490萬噸，釷儲量約275萬噸。如果利用得好，可用2400～2800年。

    聚變反應(yīng)主要來源于氘-氚的核反應(yīng)，氘來可大量自海水，氚可來自鋰。因此聚變?nèi)剂现饕�是氘和鋰，海水中氘的含量�?.03克／升，據(jù)估計(jì)地球上的海水量約為138億億米3，所以世界上氘的儲量約40億萬噸；地球上的鋰儲量雖比氘少得多，也有2000多億噸，用它來制造氚，足夠滿足人類對聚變能的需求。這些聚變?nèi)剂纤�釋放的能量比全世界現(xiàn)有能源總量放出的能量大千萬倍。按目前世界能源消費(fèi)的水平，地球上可供原子核聚變的氘和氚，能供人類使用上千億年。如果人類實(shí)現(xiàn)了氘-氚的可控核聚變，核燃料就可謂“取之不盡，用之不竭了”，人類就將從根本上解決能源問題，這正是當(dāng)前核科學(xué)家們孜孜以求的所以。聚變能源不僅豐富，而且安全、清潔。聚變產(chǎn)生的放射性比裂變小的多。

    專家們預(yù)測，核能在未來將成為人類取之不盡的持久能源。

    1.2 變臟的地球與干凈的核電

    本節(jié)要點(diǎn)：回答的問題以下問題：現(xiàn)有的能源還能維持多久？能源利用可以不污染環(huán)境嗎？核能真是可持續(xù)能源嗎？

    u 能源的可持續(xù)發(fā)展

    必須尋找一些既能保證有長期足夠的供應(yīng)量又不會造成環(huán)境污染的能源。

而目前人類面臨的問題正是：能源資源枯竭；環(huán)境污染嚴(yán)重。

    能源利用與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展

    能源危機(jī)

    目前世界上常規(guī)能源的儲量有的只能維持半個(gè)世紀(jì)（如石油），最多的也能維持一、二百年（如煤）人類生存的需求。

    今天，幾乎所有的工業(yè)化國家都面臨著兩個(gè)關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的緊密相連的挑戰(zhàn)：保證令人滿意的長期能源供應(yīng)和減少人類活動帶給環(huán)境的影響。能源利用與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已成為關(guān)系到人類未來生存與文明延續(xù)的一個(gè)重要問題。

    能源供應(yīng)危機(jī) 今天的世界人口已經(jīng)突破60億，比上個(gè)世紀(jì)末期增加了2倍多，而能源消費(fèi)據(jù)統(tǒng)計(jì)卻增加了16倍多。無論多少人談?wù)摗肮?jié)約”和“利用太陽能”或“打更多的油井或氣井”或者“發(fā)現(xiàn)更多更大的煤田”，能源的供應(yīng)卻始終跟不上人類對能源的需求。當(dāng)前世界能源消費(fèi)以化石資源為主，其中中國等少數(shù)國家是以煤炭為主，其它國家大部分則是以石油與天然氣為主。按目前的消耗量，專家預(yù)測石油、天然氣最多只能維持不到半個(gè)世紀(jì)，煤炭也只能維持一二百年。所以不管是哪一種常規(guī)能源結(jié)構(gòu)，人類面臨的能源危機(jī)都日趨嚴(yán)重。

    濃煙滾滾的火電廠

    能源對環(huán)境的污染 另一方面，特別是利用化石能源的過程也直接影響地球的環(huán)境，使大氣和水資源遭受嚴(yán)重污染。大氣中主要的五種污染物是：氮氧化物（如NO與NO2）、二氧化硫（SO2）、各種懸浮顆粒物、一氧化碳（CO） 大氣污染的主要源頭
 
    目前世界上最嚴(yán)重的大氣污染來自化石能源燃燒造成的大氣中二氧化碳量的增加。帶來的主要后果是：酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞。

    和碳?xì)浠�合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其來源主要有三個(gè)方面：① 煤、石油等化石燃料的燃燒；② 汽車排放的廢氣；③ 工業(yè)生產(chǎn)（如各種化工廠、煉焦廠等）產(chǎn)生的廢氣。而其中燃燒化石燃料的火力發(fā)電廠是最大的固定污染源。

    1. 多元化

    世界能源結(jié)構(gòu)先后經(jīng)歷了以薪柴為主、以煤為主和以石油為主的時(shí)代，現(xiàn)在正在向以天然氣為主轉(zhuǎn)變，同時(shí)，水能、核能、風(fēng)能、太陽能也正得到更廣泛的利用�？沙掷m(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、能源供應(yīng)成本和可供應(yīng)能源的結(jié)構(gòu)變化決定了全球能源多樣化發(fā)展的格局。天然氣消費(fèi)量將穩(wěn)步增加，在某些地區(qū)，燃?xì)怆娬居腥〈�燃煤電站的趨勢。未來，在發(fā)展常規(guī)能源的同時(shí)，新能源和可再生能源將受到重視。在歐盟2010年可再生能源發(fā)展規(guī)劃中，風(fēng)電要達(dá)到4000萬千瓦，水電要達(dá)到1.05億千瓦。2003年初英國政府公布的《能源白皮書》確定了新能源戰(zhàn)略，到2010年，英國的可再生能源發(fā)電量占英國發(fā)電總量的比例要從目前的3%提高到10%，到2020年達(dá)到20%。

    2. 清潔化

    隨著世界能源新技術(shù)的進(jìn)步及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，未來世界能源將進(jìn)一步向清潔化的方向發(fā)展，不僅能源的生產(chǎn)過程要實(shí)現(xiàn)清潔化，而且能源工業(yè)要不斷生產(chǎn)出更多、更好的清潔能源，清潔能源在能源總消費(fèi)中的比例也將逐步增大。在世界消費(fèi)能源結(jié)構(gòu)中，煤炭所占的比例將由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然氣將由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例將維持在37.60%～37.90%的水平。同時(shí)，過去被認(rèn)為是“臟”能源的煤炭和傳統(tǒng)能源薪柴、秸桿、糞便的利用將向清潔化方面發(fā)展，潔凈煤技術(shù)（如煤液化技術(shù)、煤氣化技術(shù)、煤脫硫脫塵技術(shù)）、沼氣技術(shù)、生物柴油技術(shù)等等將取得突破并得到廣泛應(yīng)用。一些國家，如法國、奧地利、比利時(shí)、荷蘭等國家已經(jīng)關(guān)閉其國內(nèi)的所有煤礦而發(fā)展核電，它們認(rèn)為核電就是高效、清潔的能源，能夠解決溫室氣體的排放問題。

    3. 高效化

    世界能源加工和消費(fèi)的效率差別較大，能源利用效率提高的潛力巨大。隨著世界能源新技術(shù)的進(jìn)步，未來世界能源利用效率將日趨提高，能源強(qiáng)度將逐步降低。例如，以1997年美元不變價(jià)計(jì)，1990年世界的能源強(qiáng)度為0.3541噸油當(dāng)量/千美元，2001年已降低到0.3121噸油當(dāng)量/千美元，預(yù)計(jì)2010年為0.2759噸油當(dāng)量/千美元，2025年為0.2375噸油當(dāng)量/千美元。
但是，世界各地區(qū)能源強(qiáng)度差異較大，例如，2001年世界發(fā)達(dá)國家的能源強(qiáng)度僅為0.2109噸油當(dāng)量/千美元，2001～2025年發(fā)展中國家的能源強(qiáng)度預(yù)計(jì)是發(fā)達(dá)國家的2.3～3.2倍，可見世界的節(jié)能潛力巨大。

    4. 全球化

    由于世界能源資源分布及需求分布的不均衡性，世界各個(gè)國家和地區(qū)已經(jīng)越來越難以依靠本國的資源來滿足其國內(nèi)的需求，越來越需要依靠世界其他國家或地區(qū)的資源供應(yīng)，世界貿(mào)易量將越來越大，貿(mào)易額呈逐漸增加的趨勢。以石油貿(mào)易為例，世界石油貿(mào)易量由1985年的12.2億噸增加到2000年的21.2億噸和2002年的21.8億噸，年均增長率約為3.46%，超過同期世界石油消費(fèi)1.82%的年均增長率。在可預(yù)見的未來，世界石油凈進(jìn)口量將逐漸增加，年均增長率達(dá)到2.96%。預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到2930萬桶/日，2020年將達(dá)到4080萬桶/日，2025年達(dá)到4850萬桶/。世界能源供應(yīng)與消費(fèi)的全球化進(jìn)程將加快，世界主要能源生產(chǎn)國和能源消費(fèi)國將積極加入到能源供需市場的全球化進(jìn)程中。

    5. 市場化

    由于市場化是實(shí)現(xiàn)國際能源資源優(yōu)化配置和利用的最佳手段，故隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是世界各國市場化改革進(jìn)程的加快，世界能源利用的市場化程度越來越高，世界各國政府直接干涉能源利用的行為將越來越少，而政府為能源市場服務(wù)的作用則相應(yīng)增大，特別是在完善各國、各地區(qū)的能源法律法規(guī)并提供良好的能源市場環(huán)境方面，政府將更好地發(fā)揮作用。當(dāng)前，俄羅斯、哈薩克斯坦、利比亞等能源資源豐富的國家，正在不斷完善其國家能源投資政策和行政管理措施，這些國家能源生產(chǎn)的市場化程度和規(guī)范化程度將得到提高，有利于境外投資者進(jìn)行投資。

    三、啟示與建議

    1. 依靠科技進(jìn)步和政策引導(dǎo)，提高能源效率，走高效、清潔化的能源利用道路
中國有自己的國情，中國能源資源儲量結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的特色，決定在可預(yù)見的未來，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將不大可能改變，我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的差異將繼續(xù)存在，這就要求中國的能源政策，包括在能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源勘探生產(chǎn)、能源利用、環(huán)境污染控制和利用海外能源等方面的政策應(yīng)有別于其他國家。鑒于我國人口多、能源資源特別是優(yōu)質(zhì)能源資源有限，以及正處于工業(yè)化進(jìn)程中等情況，應(yīng)特別注意依靠科技進(jìn)步和政策引導(dǎo)，提高能源效率，尋求能源的清潔化利用，積極倡導(dǎo)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

    2. 積極借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立和完善我國能源安全體系
為保障能源安全，我國一方面應(yīng)借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，完善能源法律法規(guī)，建立能源市場信息統(tǒng)計(jì)體系，建立我國能源安全的預(yù)警機(jī)制、能源儲備機(jī)制和能源危機(jī)應(yīng)急機(jī)制，積極倡導(dǎo)能源供應(yīng)在來源、品種、貿(mào)易、運(yùn)輸?shù)确绞降亩嘣�化，提高市場化程度；另一方面�?yīng)加強(qiáng)與主要能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國的對話，擴(kuò)大能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、采購、貿(mào)易及利用的全球化.

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