登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
对于能源领域的科研人员来说,最大的梦想莫过于为人类找到一种可持续发展的能源。所谓可持续能源,是指即能满足当代人需求,又不损害后代,并且能够实现可持续供应的能源。针对这个目标,科研人员从多个领域进行了探索,如太阳能、风能、氢能等。在这些领域里,也包括了对可持续核能的探索。
核能要想成为一种可持续发展的能源,必须解决两大问题,分别是核燃料供应和核废料处理。核燃料供应属于前端问题,只有核燃料供应得到了保障,才有所谓的可持续发展。核废料处理属于后端问题,只有将核废料进行妥善处理,才能满足不损害后代的基本要求。针对这两个问题,核能领域的科研人员开展了大量的研究工作,如美国能源部发起的第四代反应堆研究计划、比尔˙盖茨投资开发的行波堆等。作为目前世界上核能发展规模最大的国家,中国同样也在积极探索可持续核能。
2011年1月,中国科学院在“创新2020”新闻发布会上,正式宣布启动战略性先导科技专项“未来先进核裂变能”。该专项针对核燃料供应和核废料处理这两大问题,分别设立了“钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”和“ADS嬗变系统”两大研究项目。现在,让我们一起来了解一下中科院的这两个研究项目是如何实现核能的可持续发展的。
裂变反应的基本原理
我们知道,原子核是由中子和质子组成的,其中质子带正电荷,中子不带电。一个处于稳定状态的原子核,里面有两种力在起作用,分别是库伦力和核力。库伦力是指带正电荷的质子之间相互排斥的力(同性相斥);而核力是一种只有在原子核尺度内才有的力,这种力把原子核内部的质子和中子聚集起来,形成一个近似球形的稳定原子核。
当有外来的力打破原子核内部力的平衡时,原子核便可能分裂开来,这便是所谓的裂变反应。不同原子核发生裂变反应的容易程度是不一样的。大概可以这么认为,原子核内质子数目越多,库仑力越大,越容易发生裂变反应(专业表述为:裂变势垒越大,越容易裂变)。于是,人们就很自然地把目光落在自然界中质子数最大的元素——铀(质子数92)。同一种元素,由于原子核内部的中子数不一样,形成了不同的同位素,如92个质子加143个中子形成铀-235,92个质子加146个中子形成铀-238。
同一种元素的不同同位素,发生裂变反应的容易程度也有所区别。人们通过实验发现,在同一种元素的不同同位素里,原子质量为偶数的原子核比原子质量为奇数的原子核更容易发生裂变反应(专业表述为:偶数A的原子核的与外来中子的结合能比奇数A的原子核的结合能大,能够提供更多的激发能)。所以,铀-235吸收一个中子后变为铀-236,原子数目变为偶数,容易发生裂变;而铀-238吸收一个中子后变为铀-239,原子数目变为奇数,不容易发生裂变。
图2 裂变反应示意图
一个原子核能否发生裂变,除了与本身的特性有关,还与轰击它的外来中子的能量有关。中子的能量,能量大的中子称为快中子,能量小的中子称为热中子。越难发生裂变反应的原子核,就需要能量的越高的中子来轰击它,才有可能发生裂变反应。所以,同样是铀的同位素,铀-235属于比较容易发生裂变的核素,用热中子来轰击它就可以,而铀-238属于比较难发生裂变的核素,需要用快中子才有可能让它发生裂变。
图2 裂变反应示意图
当一个原子核发生了裂变反应,它可以释放巨大的能量。这种能量的来源,是裂变反应前后的质量亏损。根据爱因斯坦质能方程(E=mC2),物体的质量和能量之间的关系是产生的能量等于消失的质量剩于光速的平方。我们知道光速是一个非常大的数值,而光速的平方更是一个天文数字。所以,只要有一点点质量的消失,就可以产生巨大的能量。一千克铀-235发生裂变反应所产生的能量相当于270万千克标准煤产生的能量,两者相差270万倍。
图3 一千克铀-235发生裂变所具有的能量
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
提起核反应,大家第一反应可能是这样:(日本长崎原子弹爆炸时的蘑菇云)(美国比基尼环礁氢弹核试验)诚然,核字在我们的认知里常常与大规模杀伤性武器相关联,再加上并不老实的朝鲜邻居时不时地搞一些核爆实验,的确让我们有些谈核色变。但是人类在和平利用核能的路上已经走得很远很远。首先,我们先
中国科学院院士詹文龙日前在中国能源研究会核能专委会成立大会期间举办的核能未来的发展论坛上表示,经过中科院多年研究,加速器驱动的先进核能系统(ADANES)即将迎来工程实施阶段。近年来,通过先导专项以及重大科技基础设施等政策推动,整个系统各个装置的可靠性不断提高。今年3月,部分装置的初步
人类想要移民火星最大的困难之一就是航天器动力问题,那么长时间的太空旅行,如果燃料用完了怎么办?带上几吨?那是理想状态,要知道在太空中可比不了地面上的大货车拉货,多带一两东西都得经过严格计算的。能不能找到又小又轻便,还能提供足够动力的东西呢?NASA(美国国家航空航天局)也是绞尽脑汁,
在看到如今中国核能事业发展地蒸蒸日上,周刊不由想起了一篇旧文。是中国工程院院士杜祥琬撰写在《中国核电》上的,今天刊出来,以飨诸位。目前我国能源结构处在以化石能源为主(占90%以上)的阶段。如果以非化石能源所占比例超过10%作为进入多元结构的标志,则我国可能在2015年前后进入能源多元结构阶
【导言】工程师和研究人员进行合作,找到一种防止氦削弱聚变反应堆的方法,氦是一种聚变反应副产物。秘诀在于使用一种纳米复合材料固体来建造聚变反应堆,这种固体材料可以为堆中的氦提供逸出的通道。工程师和研究人员进行合作,找到一种防止氦削弱聚变反应堆的方法,氦是一种聚变反应副产物。秘诀在于
12月5日,经过15小时的公路运输,10盒MOX燃料考验组件模拟件安全运抵原子能院并完成开箱验收。一周前,经过专家组成员审查,5盒示范快堆MOX燃料考验组件模拟件和5盒实验快堆MOX燃料考验组件模拟件通过源地验收。考验组件模拟件将在堆外试验台架上进行水力冲刷、热冲击、流量分配等堆外性能试验验证,验
俄罗斯气象部门20日确认今年9月末在俄部分地区空气中检测到高浓度的放射性物质钌-106。不过俄方否认发生核事故。法新社消息说,法国监测机构此前曾发布相关信息,认为其放射量对人体无害。俄罗斯国家气象环境监测局说,设在阿尔加亚什和诺夫格尼两地的监测点在9月25日至10月1日期间发现放射物质钌-106
中子链式裂变反应,释放能量的同时,也会产生新的中子。新的中子又会引起新的裂变,从而使裂变反应持续进行。那么,反应堆内的中子数是否会越来越多呢?中子被称为核反应堆的“灵魂”,也是核能安全研究的“源头问题”。在反应堆中,中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了
宝色股份(300402)10月20日晚间公告称,公司与中国科学院先进核能创新研究院(以下简称核创院)签订了《战略合作框架协议》。根据该协议,双方拟就未来先进核裂变能钍基熔盐堆核能系统(TMSR)、超高温光热发电系统、熔盐储能技术所需的高温熔盐设备的研制结成战略合作关系,并展开务实合作。据公告介
本篇文章是《美国核电站》一书的前言,该书是美国胡佛研究所舒尔茨dot;斯蒂芬能源政策小组出版的一本新书,这项工作是该小组重建核电研究系列的一部分。仅依靠核电是不能解决我们能源方面的问题的,但是若是没有核电的话,解决能源问题也是无稽之谈,这是我们关心的核心问题,也是我们出版这本书的原因
俄罗斯原子能集团所属光线科学生产联合公司研发出热发射小型核电站。该核电站具有安全可靠、可长期运行的特点,适作为独立电源为偏远地区重要设施供电。该核电站具有独特的结构和能量转化特点,极具创新性。其工作原理基于热电子发射效应,采用热发射能量转换装置将核裂变所产生的热能直接转化为电能。
2023年美国核电厂使用了3,200万磅进口铀精矿(U3O8),而本国生产的U3O8仅为5万磅。进口铀精矿占2023年美国核燃料生产中U3O8使用量的99%。外国生产商主导了美国核燃料供应链的上游,但美国联邦政府最近实施了一些政策,力图发展美国国内的核燃料供应链。美国能源部(DOE)最近获得了国会拨款的27亿美元
近日,由中核集团中国核动力研究设计院牵头研制的ATF耐事故特征化燃料组件,完成了两个长循环辐照运行考验,在反应堆中运行三年并顺利出堆,至此,我国完成ATF耐事故特征化燃料组件全周期商用堆运行考验。这标志着我国ATF燃料组件自主研发迈出了关键一步,是我国自主化核燃料研发保持与国际核燃料前沿
为准确把握数字经济发展和新型工业化新形势、新要求,围绕企业主责主业,全速推进数字核工业建设,中核集团官微特开设“主要领导谈数字化转型”栏目,交流展示相关部门和单位主要领导围绕企业主责主业对数字化转型的认识、理解、实践和成效,进一步推进核工业数字化智能化转型升级、为打造世界一流核工
6月14日,中核四川环保工程有限责任公司党委书记、董事长常宇一行到访中核北方核燃料元件有限公司,并与中核北方党委书记、董事长邹本慧共同签署了战略合作框架协议。双方后续将围绕各自专业领域优势,深化交流合作,共同打造“整体·协同”新标杆。中核北方副总经理田春雨、纪委书记冯兴利,中核四川
日本东京电力公司15日宣布,日本原子能规制委员会已批准其重启新潟县柏崎刈羽核电站7号机组,当天下午,该机组反应堆开始装填核燃料。福岛第一核电站2011年发生严重核泄漏事故后,东电停运其所有核电站,装填核燃料是东电为重启核电站所做预备工作,重启时间尚不清楚。2007年7月18日,一名记者在日本东
近日,从国家核安全局获得喜讯,中核建中成功取得核燃料芯块运输容器制造许可证。该核燃料芯块运输容器由中国原子能牵头、中核七院设计、中核建中制作,是国内首个获批的可与规模化燃料生产相匹配的芯块运输容器。作为保障核燃料元件供应链产业链安全稳定的重要关键装备,该芯块运输容器由中核集团团队
3月7日,中核集团董事长、党组书记余剑锋在集团公司总部会见了内蒙古自治区党委常委、包头市委书记丁绣峰一行。双方就推动企地深度融合、进一步落实内蒙古自治区和中核集团《深化合作框架协议》、协同助力包头核燃料产业集群发展等方面进行了深入交流。中核集团党组成员、副总经理马文军、申彦锋,包头
英国《金融时报》报道:在俄乌战争开始不久,美国禁止进口所有俄罗斯石油、液化天然气和煤炭。但并非所有能源供应都包括在美国的制裁中,也不包括在其欧洲盟友的制裁中。相反,西方大国小心地确保不中断从俄罗斯国有核巨头Rosatom及其子公司Tenex进口核燃料。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)
铀价自2023年下半年以来一直保持迅猛增势,目前已达到16年来最高水平。数据显示,全球有超过60座核反应堆在建中,110座核反应堆在建设规划中,这无形中拉大了铀燃料供需缺口,导致铀价不断上涨,2023年下半年更是开启了加速上行模式。截至2024年第一周,国际铀价创纪录的91美元/磅,同比猛增86.28%。在
日前,国核运行运用自主研发的检查技术和装置,历经两个月奋战圆满完成了海阳核电站国产化锆包壳燃料组件第一阶段池边检查,为集团国产化和自主化燃料组件研发和后续性能验证提供了宝贵的经验,为海阳核电站的安全可靠运行提供了有力保障,有效落实了生态环境部关于严格核安全责任,确保核安全万无一失
英国政府宣布投资3亿英镑启动高科技的高含量低浓缩铀(high-assaylowenricheduranium,HALEU)核燃料项目,成为欧洲第一个建设HALEU的国家,力图摆脱对俄罗斯的依赖。这项具有里程碑意义投资是到英国到2050年建设高达24吉瓦清洁、可靠核能供应计划的一部分,将占英国电力需求的四分之一。在COP28上,英
《科学美国人》发表署名MichaelRiordan的文章,题目是:AI’sEnergyDemandsThreatenaNuclearWasteNightmare(AI的能源需求可能引发核废料噩梦)。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)美国核工业长期处于衰退状态,如今却希望在两个最大的失败地点——宾夕法尼亚州的三里岛和华盛顿州的汉福德基地
11月24日10点58分,随着现场一声指令,装载着核电站低放废物的运输车缓缓驶入龙和国家集中处置场大门,处置场开始接收首批核电废物。这标志着我国首个国家级核电废物集中处置场正式投入运行。龙和国家集中处置场可面向全国提供放射性废物管理一体化服务,彻底解决我国核电发展中的低放废物处置瓶颈问题
核电是实现“双碳”目标的重要选项——访中国科学院院士、放射医学与辐射防护国家重点实验室主任柴之芳(来源:微信公众号“能源新闻”作者:白歌)积极安全有序发展,是当前国家明确的核电发展方针,也是实现“双碳”目标的重要选择。核能对促进我国实现“双碳”目标、保障我国能源安全有怎样的作用?
据俄罗斯卫星通讯社报道,近日,美国新墨西哥州东南部的一座核废料厂在储存核废料的容器底部发现少量液体泄漏,由于液体具有放射性,因此引发当地对核泄漏的担忧。虽然该核废料厂的相关负责人表示,已经进行区域性临时疏散,并对事发现场实行管控,没有迹象表明周边出现污染,也不存在放射性物质泄漏的
由民间团体编纂的《2019年世界核废料报告》日前发布,其中包括以下信息,仅供参考:(来源:微信公众号“国际能源小数据”作者:ESmallData)——世界上没有任何一个国家拥有用于核废料的深层地质储藏库,芬兰是目前唯一正在建设深层永久存储库的国家。——由于未来数十年深层地质储藏库都不会建成,临
外媒称,美国把核废料置于太平洋岛屿上的一座穹顶建筑中,现在后者正在开裂。(来源:微信公众号“参考消息”ID:ckxxwx)美国《华盛顿邮报》网站5月20日报道描述了如下场景:1954年3月1日,太平洋中部一望无际的蓝天被一道巨大红色闪光划破。几秒钟内,一朵蘑菇云冲上马绍尔群岛比基尼环礁上空4.5英里
地库大门慢慢开启后,记者乘坐的面包车好像驶入了矿井中。车道两旁都是岩石切面,沿途可见各种奇形怪状的机械和标有数字的绿色指示牌。约20分钟后,面包车在一处标着“4000”的路牌旁停下来。随行的专业核废料处理机构波西瓦公司工程师哈帕莱赫托·索菲说,当前车已经驶入坑道4000米,大概位于地表以下
英国政府于12月19日发布了《实施地质处置:与地区合作:高放废物长期管理更新框架》的政策文件,宣布重启高放射性废物地质处置库的选址工作。该文件制定了政府通过地质处置管理高放废物和如何与地区合作为地质处置设施选址的总体政策框架。除此之外,英国政府还启动了一项寻找地质处置设施场址的新任务
据两名知情人士透露,美国能源部核安全办公室正在开发一个项目,以帮助其他国家处理核废料,努力保持美国在处理技术方面与全球竞争对手的竞争力。消息人士称,美国家核安全管理局(NNSA)正在考虑利用一些技术帮助其他国家,包括破碎、加热和向废料中输送电流以减少废料的体积。这些机器将被装在一个集
[据俄罗斯卫星通讯社网站2018年10月30日报道]一项对挪威国家核贮存库的调查显示,辐射水平达到最高允许限值的57倍,引发了对环境的担忧和对未来的考虑。据英国《金融时报》报道,挪威辐射保护局日前披露,位于希姆达伦的国家核设施在处理放射性物质方面存在“严重违规”,其中包括许可证问题。从2018年
据报道,美国能源部长里克·佩里表示,尽管总统特朗普上周暗示他正在重新考虑,但白宫仍支持在内华达州建造一个计划中的核废料处置库(尤卡山项目)。佩里还谈到了政府为帮助无利可图的煤炭和核电厂所做的努力,并表示该部门没有退出其对该计划的全力支持,此前有报道说,在白宫内部的反对下,这些努力
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!