核能的喜和憂課件

核能的喜和憂核能的來源重元素裂變輕元素聚變核能喜中藏憂后患無窮的貧鈾彈可怕的钚—239核能的喜和憂核能的來源1重元素裂變用慢中子轟擊鈾-235時，鈾核分裂為兩個碎核，并有幾個中子射出：鈾-235+中子→鋇+氪+（2—3）中子產(chǎn)生的中子又會與鈾反應(yīng)，造成一系列的爆炸式鏈式反應(yīng)，相應(yīng)的放射性裂變會釋放出巨大的能量重元素裂變用慢中子轟擊鈾-235時，鈾核分裂為兩個碎2核能的喜和憂課件31克鈾-235裂變釋放的熱量:∽1噸石油完全燃燒釋放的熱量;∽2.5噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒釋放的熱量。1克鈾-235裂變釋放的熱量:4鈾的儲量鈾在陸地上的儲量并不豐富，總量不超過500萬噸，按目前的消耗量，僅夠人類使用幾十年。在浩瀚的海水中，有超過陸地幾千萬倍的鈾，但其分布不集中，1000噸海水中僅含有3克鈾，如何提取出來是一項關(guān)鍵性步驟。目前在研究的有：吸附法、共沉淀法、氣泡分離法、藻類生物濃縮法……需要指出的是，鈾廢料的放射性污染問題是令人擔(dān)憂的。鈾的儲量鈾在陸地上的儲量并不豐富，總量不超過500萬噸，按52.輕元素聚變4氫核→氦核+2電子它釋放的能量為裂變的3-10倍。1克氘聚變時釋放的能量∽4克鈾-235聚變時釋放的能量同樣，氘和氚也豐富地蘊藏在海水中。據(jù)科學(xué)家估算，1M3海水中的氘聚變產(chǎn)生的熱量∽燃燒2000桶石油；1KM3海水中的氘聚變產(chǎn)生的能量∽全世界全部石油儲量擁有的能量；將海水中的氘全部拿來聚變釋放的能量∽53000億億噸標準煤燃燒釋放的能量，足夠人類使用1000億年。而且，氘的提取方法簡單；成本較低；運行安全；無放射性……因此，人類對未來核能的利用，更寄希望與核聚變能。2.輕元素聚變4氫核→氦核+2電子6氫的三種同位素及其三種水質(zhì)子數(shù)111中子數(shù)012同位素氕氘氚氫的氧化物普通水重水超重水各種水占地球總水量99.98%0.016%微量各種水對于生物人體之必需危害生物的死亡之水氫的三種同位素及其三種水質(zhì)子數(shù)111中子數(shù)012同位素氕氘7后患無窮的貧鈾彈貧鈾材料及其特點貧鈾彈的開發(fā)和使用貧鈾彈的危害后患無窮的貧鈾彈貧鈾材料及其特點8貧鈾材料及其特點貧鈾材料：貧鈾是從天然鈾中提煉鈾-235后的剩余物，稱為鈾-238。隨著核工業(yè)和核武器的不斷發(fā)展，貧鈾作為分離濃縮鈾后的尾料，與日俱增。據(jù)資料統(tǒng)計，每生產(chǎn)1公斤含3%鈾—235的濃縮鈾，就會產(chǎn)生5—6公斤的貧鈾。美國在1988年貧鈾庫存就達到70萬噸。除美國外，現(xiàn)在世界上擁有核動力的國家都囤積大量的貧鈾，大量的貧鈾對保存者來說無疑是一個很大的負擔(dān)，于是對貧鈾的開發(fā)和利用就成為各國軍事工業(yè)研究的課題。2.貧鈾材料的特點：貧鈾(18.7g/cm3)合金密度高、強度大、不易斷裂，比鎢合金更勝一籌。貧鈾合金冶煉方便，可用普通的真空熔煉法冶煉。貧鈾價格低，它是分離濃縮鈾的尾料，來源豐富。貧鈾材料及其特點貧鈾材料：9貧鈾彈的開發(fā)和使用貧鈾彈以其強大的穿甲能力和毀傷后效（穿甲時產(chǎn)生的高溫和超高壓會引起強烈燃燒）而被一些發(fā)達國家裝備軍隊，大量用于坦克炮等反裝甲武器，用來攻擊坦克、艦艇、鋼筋混凝土工事等重裝甲目標。經(jīng)過40年的開發(fā)研究，貧鈾彈已形成一個大家族。貧鈾彈的開發(fā)和使用貧鈾彈以其強大的穿甲能力和毀傷后效（穿甲時10放射性衰變：放射性元素不斷自發(fā)放出α、β或γ射線：鈾-238→釷-234+氦核（α-粒子）——α衰變釷-234→鏷+電子（β-粒子）——β衰變某放射性原子數(shù)目衰變減少到一半所需的時間稱為半衰期。鈾-238的半衰期為450億年；釷-234的半衰期為24.1天。放射性11注：圖１放射性污染會使這只豬崽發(fā)生了令人心驚的基因變異。無形的放射性污染放射性污染對生物的危害是十分嚴重的。放射性污染引起的放射性損傷有急性損傷和慢性損傷之分。如果人在短時間內(nèi)受到大量劑量的Ｘ射線、γ射線和中子的全身照射，就會產(chǎn)生急性損傷。輕者有脫毛、感染等癥狀。當(dāng)劑量更大時，會出現(xiàn)腹瀉、嘔吐等腸胃損傷癥狀。在極高的劑量照射下，會導(dǎo)致人群白血病和各種癌癥發(fā)病率的增加。

注：圖１放射性污染會使這只豬崽發(fā)生了令人心驚的基因變異。12切爾諾貝利核電站1986.4.26，前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站四號機組發(fā)生強烈爆炸，頃刻間，核泄漏、核輻射、火災(zāi)核爆炸同時發(fā)生，其后果相當(dāng)于500顆原子彈的當(dāng)量，受污染地區(qū)（主要在烏克蘭、俄羅斯和白俄羅斯）達15萬KM2，受害人口為695萬，迄今因遭受輻射而死亡的人數(shù)達30多萬。切爾諾貝利核電站1986.4.26，前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站13墳?zāi)惯@15萬KM2土地，就像是蘇聯(lián)人在追求科學(xué)和工業(yè)化甚至軍備競賽中為自己掘下的一個巨大墳?zāi)?，杳無人煙，一切都定格在事故發(fā)生的那一刻，連新婚夫婦的衣服、結(jié)婚宴席仍原封不動地擺在那里，誰也說不清將會擺多久。在這個巨大的墳?zāi)估?，人煙絕跡，鳥獸全無，誰也不敢走進這個大墳?zāi)埂１皇枭⒌胶溯椛溥呇貐^(qū)的人，由于糧食短缺，便到林中采摘蘑菇，然而只吃了幾次，就有人死在了采蘑菇的路上。這都是核輻射的后患。墳?zāi)惯@15萬KM2土地，就像是蘇聯(lián)人在追求科學(xué)和工業(yè)化甚至14前瞻性決策的科學(xué)化和前瞻性是人類與環(huán)境和平相處的必要保證，正如核能，在利用它之前，就應(yīng)該設(shè)計好在發(fā)生事故時如何制伏它。若沒有這樣的準備和技術(shù)，就不應(yīng)當(dāng)使用它。否則，就是在為自己挖掘墳?zāi)?。德國人在這方面更為聰明，他們已經(jīng)立法，全面禁止使用核能。前瞻性決策的科學(xué)化和前瞻性是人類與環(huán)境和平相處的必要保證，正15貧鈾彈的危害專家實驗人體淋巴細胞對α射線極為敏感，以至一個α粒子即能導(dǎo)致基因不穩(wěn)定和染色體畸變，而這些均是癌癥形成的重要原因。貧鈾是α粒子的重要放射源。英國專家認為，貧鈾彈擊中目標后，其中的貧鈾會以粉塵的形式漂浮在大氣中，并最終危害飲用水鏈和食物鏈。并通過人體呼吸道進體內(nèi)。如果一個人吸入了20毫克的貧鈾粉末，那么，他身體細胞中的脫氧核糖核酸將每天置身于1500萬個α射線的照射之下。專家們因此斷定，貧鈾彈對人體的危害是絕對的，只要吸入這些放射性粉末，任何人都有患白血病等各種疾病的危險。貧鈾彈的危害專家實驗16貧鈾彈的危害據(jù)歐盟各國統(tǒng)計：據(jù)報道，大量維和士兵抱怨受到“戰(zhàn)爭病”的困擾，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)50多例與貧鈾彈有關(guān)的癌癥、白血病病例。還有大量維和士兵出現(xiàn)諸如頭疼、脫發(fā)、精神恍惚、失眠、煩躁等病狀。在南斯拉夫，2000年的人口死亡率比遭受北約轟炸的1999年還上升40%，新生兒畸形比例明顯增加。波黑戰(zhàn)爭中，美軍使用貧鈾彈1萬枚，科索沃戰(zhàn)爭使用3.1萬枚。早在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美軍就大量使用過貧鈾彈，貧鈾污染使伊拉克兒童的白血病發(fā)病率較戰(zhàn)爭前增加了5倍，而癌癥病人數(shù)目是戰(zhàn)爭前的10倍。貧鈾彈的危害據(jù)歐盟各國統(tǒng)計：17著名記者唐師曾，他是在1991年的海灣戰(zhàn)爭中最后撤離伊拉克的中國記者，然而，在回國后不久，便患上了白血病。居里夫人發(fā)現(xiàn)：鈾瀝青礦比純鈾的放射性要強。她對幾十噸鈾瀝青礦進行提純，得到了0.1g純氯化鐳，并先后發(fā)現(xiàn)了兩種新元素：鏷和鐳。居里夫人因發(fā)現(xiàn)了新的放射性元素而獲得了諾貝爾獎金，也因長期遭受輻射的危害而最終死于白血病。著名記者唐師曾，他是在1991年的海灣戰(zhàn)爭中最后撤離伊拉克的18钚—令人擔(dān)憂的元素钚的來源钚的危害钚—239的半衰期地球上有多少钚？核廢料的存放科學(xué)家的努力钚—令人擔(dān)憂的元素钚的來源19钚的來源钚不是天然元素，它是地道的核試驗產(chǎn)物。1940年，美國核科學(xué)家合成出原子序數(shù)為94的钚，那以后，钚與鈾一樣，成為制造原子彈和核電站的原料。由于钚—239成本較低，實現(xiàn)核反應(yīng)的臨界質(zhì)量比鈾小，所以更受科學(xué)家重視，應(yīng)用范圍更廣泛。

钚的來源钚不是天然元素，它是地道的核試驗產(chǎn)物。19420钚的危害钚—239所釋放的α射線、γ射線和χ射線均可能殺死或破壞人體染色體細胞→影響或改變?nèi)梭w遺傳密碼→使人患各種疾病。綠色和平組織的核科學(xué)家卡洛斯—布拉沃報告說，若在空氣或城市供水中，混入1克钚—239，則：足以毒死100萬只鴿子；足以使100萬人患癌癥；1微克钚在人體潛伏20年后，可能發(fā)作致癌；通過呼吸進入人肺部的含钚—239塵埃，能通過血液和淋巴系統(tǒng)擴散到人體各部分。1945年8月底，在美國新墨西哥州的原子彈實驗基地，年輕的原子物理學(xué)家路易斯?達格里恩的悲劇。钚的危害钚—239所釋放的α射線、γ射線和χ射線均可能殺死或21钚—239的半衰期科學(xué)研究顯示，僅元素周期表中第94號钚元素就有十幾種同位素，其中，钚—238的半衰期是88年；钚—239的半衰期是24110年；钚—235的半衰期是4億年以上。所謂半衰期的概念就是，它們的活躍放射線時間分別為：88年、24110年、4億年，就是說當(dāng)歲月流逝這么多年后钚同位素發(fā)出射線的能力才減少一半，若待放射性完全消失，須經(jīng)歷的時間大約是半衰期的10倍左右。钚—239的半衰期科學(xué)研究顯示，僅元素周期表中第94號钚元22地球上有多少钚？據(jù)資料報道，6000克钚可制造成一枚原子彈，而其中僅有1克钚消失了，是它導(dǎo)演出了令人望而生畏的蘑菇云，按照愛因斯坦質(zhì)能公式，這1克钚轉(zhuǎn)化成核爆炸所需的全部能量。其能量之巨大，與2萬噸三硝基炸藥（TNT）相當(dāng)。非常不幸的是，钚彈爆炸時，有95%的放射性钚都氣化擴散到大自然中。如前介紹，钚—239的半衰期約為24110年，所以，人類在20世紀50—70年代進行大氣層核試驗產(chǎn)生的钚，至今仍殘存在我們生活的環(huán)境中。在核試驗最頻繁的美國，尤其嚴重。地球上有多少钚？據(jù)資料報道，6000克钚可制造成一枚原子彈，23地球上的钚越來越多據(jù)國際原子能機構(gòu)近年公布的有關(guān)核廢料資料披露，20世紀全球400余座核電站共產(chǎn)生了19萬噸核廢料，其中，美國產(chǎn)生了4萬噸核廢料；英國產(chǎn)生了3萬噸核廢料，預(yù)計在未來10年將超過4萬噸。通過處理可得到100噸钚—239；亞洲日本國近50座核電站生產(chǎn)的核廢料，可提煉10噸钚—239。此外，他們還不斷從歐洲進口大量核廢料進行加工以獲得钚—239。地球上的钚越來越多據(jù)國際原子能機構(gòu)近年公布的有關(guān)核廢料資料披24核廢料的存放到目前為止，我們?nèi)晕凑业桨踩幚砗藦U料的萬全之策，目前世界各國通用的做法仍是用混凝土或金屬容器封裝好核廢料，再深埋到100m左右的地下巖洞、廢氣礦井或海底巖洞等核廢料場中。按有關(guān)國際規(guī)定，這樣的核廢料場應(yīng)有300年的安全期，但這仍遠遠小于钚—239的半衰期（2萬多年）。因此，經(jīng)過這樣處理的核廢料仍存在不安全因素，它們?nèi)匀涣钍澜绺鲊涂茖W(xué)界為之擔(dān)憂！令人不安的是，當(dāng)今世界上存在的19萬噸含钚—239的核廢料正在衰變過程中，正以15千米/秒的高速度放射α粒子和其他放射線，污染著環(huán)境，危害著人類健康。核廢料的存放到目前為止，我們?nèi)晕凑业桨踩幚砗藦U料的萬全之策25科學(xué)家的努力在歐洲核子研究中心工作的卡洛斯?魯比亞教授提出過一種新型核電站方案，它使用的核燃料不是钚，而是灶，灶不僅燒得干凈，而且核廢料中不含令人頭痛的