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第19章 未来的核电站

大家都知道,第二次世界大战末期,在1945年8月6目和9日,美国两架B-29轰炸机在日本广岛和长崎投下两颗原子弹,最终迫使日本无条件投降。原子弹爆炸的威力震惊了全世界——几乎整个城市连同14万人的生命都在巨大的爆炸声中灰飞烟灭。原子弹爆炸产生毁灭性能量的方式,实际上和太阳产生能量的方式是一样的。之后,在1954年前苏联建成了世界第一座试验核电站;1957年,美国又建成世界上第一座商用核电站。从第一颗原子弹爆炸到第一座核电站的建立,科学家花了大约10年的时间。

但是传统的核电站也充满了危险,经常会因为核泄漏而严重破坏环境,本世纪内地球上可供开发的石油资源面临干枯,那么新型的核电站是否能及时出现并投入使用呢?科学家给我们的承诺是:50年以后。

2005年6月28日是值得纪念的日子。因为这一天,来自欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和中国的代表们在俄罗斯首都莫斯科达成共识,最终决定在法国南部的卡达拉什,建造一个耗资130亿美元的实验性核电站。这可以说是人类在新型核电站研究道路上,迈出的关键一步。

核电站的最大优势——安全

与传统核电站相比,新的核电站有安全、无污染、高效三大优点。传统的核电站之所以危险,是因为它随时都处于一种“临界状态”,这种临界状态一旦被打破,投入的核燃料超过了临界限,就有可能发生爆炸;其次,传统核电站的原料还具有辐射性,泄漏出来会成为威胁周围人群健康的“隐形杀手”。

而新的核电站则永远会处于“次临界状态”,也就是离爆炸的临界线还有很远的距离,所以很安全。它就像是一个煤气炉,加入的燃料是被多次、缓慢烧尽的;而且,在任何时候管道里的燃料都非常少,如果燃料供应被阻断那么火焰还能够持续燃烧几秒钟的时间,不过这时候任何设备的运作都将停止。由于没有多余的燃料,所以煤气炉才不会爆炸。

新的核电站几乎不会给环境带来任何负面影响。一个100万千瓦的新核电站运行一整年,仅仅只需要大约100克的核燃料,同时还不会有温室气体或其他污染排放物。而要发出同样的电,一个燃煤发电厂大约需要150万吨的燃煤,同时还要产生大量的二氧化碳。

更重要的是,科学家目前已经可以从海水里面很容易地提取核原料,所以新型核电站所需要的原料几乎可以说是无穷无尽的。

必须解决的两大难题

但要使新型核电站正式投入实际发电,还面临两个问题:第一是维持长时间的超高温很困难;第二是现在还找不到能够长时间承受极端高温辐射的材料。

要使新核电站进行发电,其必要条件是使燃料炉里的温度达到1亿摄氏度左右的高温——原子弹爆炸的中心温度超过1亿摄氏度,但是显然不能用这种爆炸的方法来达到高温。现在,科学家普遍研究的是一种叫做“托卡马克”的装置,它在物理学上又被称为“磁线圈圆环室”,那是一个由封闭磁场组成的“容器”,可以依靠超级导电电流产生的强大磁场来产生高温。

在世界上仅有的几个“托卡马克”装置中,达到3~4亿摄氏度的高温都已被实现,都比发电站所需要的温度高出许多。但不尽如人意的是,这样的高温持续时间都很短暂,而新型核发电站则是需要持久稳定的高温,“要得到更持久稳定的高温,目前看来惟一的方案就是增加设施的大小,因为磁场的强弱是随着电流强度增加而增加的。”

其次是材料问题。发电机的内壁上覆盖有一米多厚的“地毯”,其作用是把发电反应释放的辐射转化为热能,然后再进一步转化为电能,科学家们准备测试组成“地毯”的材料。但要研制出这种由成熟的抗高温、抗辐射材料织成的“地毯”,大概还需要20年的时间。

目前已经成熟的发电技术,其主要原料在地球上的全部储量也仅够维持数百年之用了。地球上目前剩下的石油能源也还能使用50年,这50年恰好是科学家研究核电站能源民用化、大众化所需的时间。

科学家担心地说:“因此,全人类最终走向主要依赖于新发电站的能源是一个必然趋势。如果此项技术还无法在传统能源耗竭之前得到应用,人类将面临着因为能源枯竭而灭亡的危险。”