物理学前沿论文

文前沿论物理学对核能应用与核安全的体会核能理论基础19 世纪末 英国物理学家汤姆逊发现了电子。1895年德国物理学家伦琴发现了X 射线。1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。1898年居里夫人与居里先生发现新的放射性元素钋。1902年 居里夫人经过三年又九个月的艰苦努力又发现了放射性元素镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式。1914年 英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。1935年 英国物理学家查得威克发现了中子。1938 年 德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。 简介利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外 （见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70 个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压， 利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235 纯度只约占3% 4% ，其馀皆为无法产生核分裂的铀238 。发电过程核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能。优点1核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。4核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000 百万瓦的核能电厂一年只需30 公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。5核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。6.核能发电实际上是最安全的电力生产方式.相比较而言， 在煤炭、石油和天然气的开采过程中，爆炸和坍塌事故已杀死了成千上万的从业者。缺点1核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。2核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境中，故核能电厂的热污染较严重。3核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。未来展望1.海洋核能是人类最具希望的未来能源。人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研制之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。 60 年代起，日本、英国、联邦德国等先后着手研究从海水中提取铀，并且逐渐建立了从海水中提取铀的多种方法。其中，以水合氧化钛吸附剂为基础的无机吸附方法的研究进展最快。评估海水提铀可行性的依据之一是一种采用高分子粘合剂和水合氧化钻制成的复合型钛吸附剂。海水提铀已从基础研究转向开发应用研究的阶段。日本已建成年产10 千克铀的中试工厂，一些沿海国家也计划建造百吨级甚至千吨级工业规模的海水提铀厂。2.月球核能，早在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初，美国阿波罗飞船登月时，6 次带回 368.194千克的月球岩石和尘埃。科学家将月球尘埃加热到3000 华氏度时，发现有氦等物质。经进一步分析鉴定，月球上存在大量的氦-3。科学家在进行了大量研究后认为，采用氦-3 的聚变来发电，会更加安全。有关专家认为，氦-3在地球上特别少，但是月球上很多，光是氦-3 就可以为地球开发 1 万 -5 万年用的核电。地球上的氦-3 总量仅有10 -15 吨，可谓奇缺。但是，科学家在分析了从月球上带回来的月壤样品后估算，在上亿年的时间里， 月球保存着大约 5亿吨氦 -3，如果供人类作为替代能源使用，足以使用上千年。核能安全当今，全世界几乎 16% 的电能是由 441座核反应堆生产的，而其中有9 个国家的 40% 多的能源生产来自核能。 在这一领域， 国际原子能机构作为隶属联合国大家庭的一个国际机构，对和平利用、开发原子能的活动积极加以扶持，并且为核安全和环保确立了相应的国际标准。国际原子能机构的作用相当于一个在核领域进行科技合作的政府间中心论坛。作为一个协调中心，该机构的设立便于在核安全领域交换信息、制订方针和规范以及应有关政府之要求提供如何加强核反应堆安全和避免核事故风险的方法。国际原子能机构还在旨在确保核技术的运用以求可持续发展的国际努力中扮演重要作用。随着各国的核能计划增多，公众日益关注核安全问题，国际原子能机构在核安全领域的职责也扩大了。为此， 国际原子能机构制订了辐射防护基准标准，并就特定的业务类型颁布了有关条例和业务守则， 其中包括安全运送放射性材料方面的条例和业务守则。核电的弱点核电站在一般人的眼中都是非常坚固的目标。在美国， 核电站由使用电子监控的两排高高地围墙包围，在核电站附近还有许多武装警卫巡逻。核管理委员会对核电站设计时所考虑到的威胁级别是保密的， 因此无法确切知道核电站能够防守多大的攻击力量。而且核电站紧急关闭仅须少于五秒钟，而重启过程则需要若干小时，这也可以严重牵制以释放放射性物质为目的的恐怖力量。在九一一袭击事件以后，对核电站的空中打击成为了一个重要问题。但是，其实在1972年，就有三名劫机者劫持了沿美国东海岸飞行的南部航空49 号航班，并威胁要将飞机追毁于位于田纳西州的橡树岭核武器工厂。在劫机者的要求得到满足以前，这架飞机距离工厂高度只有约2.5 千米了。如果核电站被空中打击，能够防止放射性物质泄露的最重要的保护就是它的遏制建筑和导弹防御系统。目前的核管理委员会主席戴尔克莱恩表示，“核电站自身拥有结实的结构，根据我们的研究，可以在假想的空中打击中提供足够的保护。核管理委员会也要求核电站操作员有能力处理大火或爆炸事件，不论事件的起因是什么。”2010 年 9 月，对震网计算机蠕虫的分析表明它的主要目的是破坏核电站。这种网络攻击可以越过物理上的保安人员，直接对控制核电站的系统进行攻击，因此这个发现暴露了核电站的一个新的弱点。严重核事故严重的核事故于辐射事故包括切尔诺贝利核事故、吉斯亭灾难、苏联K -431 核潜艇事故、苏联核潜艇 K -19 事故、白垩河核反应堆事故、温德斯格尔火灾、三哩岛核泄漏事故、哥斯达黎加放疗事故、萨拉戈萨放疗事故、戈亚尼亚事故、教堂岩铀矿石泄露、SL -1 和福岛第一核电站事故等。个人体会核能自其为大众所知的那天起，就给人留下了极其恐怖的印象，美国投下的两颗原子弹也许就是一部分人对核能的全部认识。而正是这种浅短的认识造成了民众对核能的恐惧，以至于对核能和平利用的恐惧， 但在消除这种偏见的同时，我们却的确不应忽视核电事故带来的可怕后果和可能引起的严重灾难。从之前日本福岛核事故的情况来看，虽说救援没有十分地不及时，但至少是有错过最佳救援时间的嫌疑。 造成这种状况的原因很多，主要是日本政府的行动力太差。这种情况在我国当然不可能发生，因为我们政府拥有好几层的应急系统，可以果断地采取措施，能在很短的时间内集中大量的人力物力。因此，在核安全方面，目前我们是交了一份合格的答卷，但这并不代表我们以后能一直保持这种状态， 我们还有很多方面需要改进。当然，以上的分析都是以处在以和平的状态为前提的条件下。如果一旦发生战争，我们的核设施该如何保护，还是个需要仔细考虑的问题。核电的任何问题在某种程度上都源于人为错误，核安全文化应作为一项基本管理原则加以推广，以防止和减少人因错误。当每个人都致力于“减少或防止人为错误，充分发挥人的积极影响”这一核安全共同目标时， 才能获得最高水平的核安全政府应通过推行核安全法规和标准、对核电厂运行实行严格的监督。 这样由政府部门对安全实行如此严格的监督和管理。安全是核电的高压线，任何人不得触碰这条底线。在这样一种情况下，核安全文化作为一项基本管理原则加以推广，提升全体对核安全的重视与关注，帮助我们形成正确的思维习惯和良好的工作作风，最大限度的提高安装质量和减少安全事故。