核能的应用,以及未来的用途

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核能发电是利用核反应堆中核裂变释放的热能来发电的一种方式，与火力发电相似，但是使用核反应堆和蒸汽发生器代替了锅炉，以核裂变能替代了矿物燃料的化学能。除了沸水堆（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，然后将热量传递给二回路或三回路的水，形成蒸汽以推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成大约70个大气压的饱和蒸汽，经过汽水分离和干燥后直接推动汽轮发电机。
优点包括：
1. 核能发电不会像化石燃料发电那样排放大量污染物质到大气中，因此不会造成空气污染。
2. 核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
3. 核能发电使用的铀燃料，除了发电外，没有其他用途。
4. 核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，因此核能电厂所需的燃料体积小，运输和储存都很方便，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，燃料费用所占比例较低，因此核能发电的成本较不易受到国际经济情势的影响，发电成本较其他发电方法更为稳定。
缺点包括：
1. 核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过的核燃料，虽然体积不大，但因为具有放射线，必须慎重处理，并且面临相当大的政治困扰。
2. 核能发电厂热效率较低，因此比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境中，热污染较严重。
3. 核能发电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。
4. 核能发电厂较不适合做尖峰、离峰之随载运转。
核能也是微型装置的一种潜在动力来源。目前，研究人员正在开发宽度小于人头发的微型装置，用于从生化传感器到医学植入体的各种用途。为了实现这些装置的全部潜在用途，需要一种既提供强大动力又小到足以安装在同一块芯片上的能源。
威斯康星大学的一组工程师相信他们已经找到了正确的方法。他们已经开始了一个利用核能来提供能量的项目，但这些发电机与向家庭和工厂提供电力的带穹顶的核电厂完全不同。这些微型装置的能源不是靠转动的涡轮机来发电，而是利用微量的放射性物质，通过它们的衰变来产生电能。
核能是人类最具希望的未来能源之一。目前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。重元素的裂变技术已经得到实际应用；而轻元素聚变技术也正在积极研制之中。无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。
铀是高能量的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2250吨优质煤。然而，陆地上铀的储藏量并不丰富，且分布极不均匀。只有少数国家拥有有限的铀矿，全世界较适于开采的只有100万吨，加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨。按目前的消耗量，只够开采几十年。而在巨大的海水水体中，却含有丰富的铀矿资源。据估计，海水中溶解的铀的数量可达45亿吨，相当于陆地总储量的几千倍。如果能将海水中的铀全部提取出来，所含的裂变能可保证人类几万年的能源需要。不过，海水中含铀的浓度很低，1000吨海水只含有3克铀。只有先把铀从海水中提取出来，才能应用。而要从海水中提取铀，从技术上讲是件十分困难的事情，需要处理大量海水，技术工艺十分复杂。但是，人们已经试验了很多种海水提铀的办法，如吸附法、共沉法、气泡分离法以及藻类生物浓缩法等。