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能源——人類永o休止的追求

能源是人類生活不可或缺的|西。現代人類比較成熟有效而又大量使用的能源,主要是含碳化石礦物質,如煤、石油、天然庖约吧物質能源,此外是核能、水力、風力、太旯狻⒌蒯能等。隨著油硌荫技術的突破,人類很快大量使用油硌姨峁┑模ㄈ~岩狻㈨岩油)能源。而蘊藏於深海的可燃冰,相信也在不久的來成槿祟惔罅渴褂玫哪茉础H嗽炱油、酒精這些含碳燃料或許以後人類也製造,但是廣楹Q筇N藏的海洋能(海洋能是海洋特有運舆^程生產的能,包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋夭钅芎秃K鹽差能等。)肯定隨著科技的發展慢慢成槿祟惱用的能源。

水力、風力、太旯狻⒌蒯、海洋能、生物質能等是可再生的非礦物能源。這些能源,不管已匠墒飒用或正在研發,相信人類都一直開發、用下去。至於地球上的煤、石油、天然狻⒂晚岩、可燃冰等含碳化合物能源,以至核能都不是可再生的,是有限的。<夜烙地球上石油α靠捎眉s40年,天然饧s60年,煤在200年以上。油硌摇⒖扇急尤其核燃料,如铀阍虑蛏系暮-3,可用r間就更長了。

現在人已介_始開發、利用與石油、天然忸愅的礦物能源——硌意與硌矣汀K都從油硌姨幔油硌沂且环N含有黑色有C化合物“油母質(kerogen)”的石頭,礁哓裂解、浠、峤饪商岢鲱愅原油與天然獾奈矬w,“硌矣停Shale Oil)”與“硌意(Shale Gas)”。科W家估算,把世界油硌乙阎可開瘭量折算成硌矣偷脑,其苛恳超過世界石油的靠神α俊

硌意具蘊藏豐富、分佈廣、埋藏(目前最H8公尺)、可供開褊命長(30~50年)的特點,全球硌意存量估蛹s460兆立方公尺,是鹘y天然獯媪康2.55倍。中的硌意可采α烤邮澜缡孜唬中暧蝽岩庖勋@工I饬骰蛴许岩獍l現的地質資源93.01萬|立方米。

現在H美硌意的開窦夹g已竭M入製造I的流程,其他家尚未突破有關技術。過去十年龋硌意已成槊励日益重要的天然赓Y源。2010年,美石油庵许岩馑鶃妆戎匾殉過20%。根美能源資訊署預y,到2035年r,美46%的天然夤┙o來自硌意。可以預咏襻犴岩猗大幅度增加全球能源供給。

與硌意連ч_癯龅脑油是“硌矣汀薄N磥眄岩油的開發比怏w更重要。全世界硌矣涂α抗烙約3450|桶,其中俄羅斯750|桶,美580|桶,中320|桶,

此外我不能忘了在深海的含碳能源——可燃冰,它的α恳驳褥队外的杀丁_@涌磥砣祟惱用含碳能源的日子唛L得很!

不過再長始終有枯竭的一天。但是礦物能源最大弊病不是枯竭的題,而是在它提供能量的同r,產生大量二氧化碳,這種怏w使地球大庥囟壬仙,產生厥倚И。厥倚И現在已介_始θ祟惿活產生不利影恚蒓萬年冰山在融化,海水上漲,淹]低窪小島及海岸。厥倚И更使夂虍惓#天獠徽常的冷、幔可怕的颶風、海[,而沙m暴、霧霾大面積沾@著適合人類生存的空間。人有理由相信,在各式各雍碳能源未被全部用完之前,地球可能已奖辉闾5貌怀捎子了!如果不改啄壳按罅狂用礦物能源的狀r,不需要太長r間,人類面Ω殡y堪的夂颍地球更快成椴贿m合人類居住的星球!

現在已開始的上述谳不是整天只想指點江山的政治家、逞徍敏Y的苁录摇⒉倥馗坏慕濟W家可以扭轉的。只有默默耕耘的科W家才能出奇制伲ふ页鲅永m人類正常生存發展的能源。

水力發耄是清潔、便宜又可再生的能源,水胝睛江河水量可適控制,以利灌溉調節旱澇。但是水力資源竟有限,不一定能滿足人類δ茉床秽增長的要求。而且即使不考]大的水力發胝驹谲事鹇陨稀⒃邙家安全上的隱患,在自然環境方面,也造成難以預y的影砗推颇。如高桅蓄浩大水量,造成上游江河蛇巨大毫Γ產生不可預y的地質谆。上游大量存水也局部夂蛟黾有碌挠绊因素,效果莫y。隨水而行的沙石因水流速度p慢,不能自然沉魇瑙,必然大量沉積,長久以後其後果真是難以預y。同酉掠巫匀画h境也有許多難以預y的不良效果。康膩碚f,人類Υ笞匀桓闾大改樱把大自然组“非自然”,逆天道而行之,坎皇羌好事。

至於風力能源、太昴埽這些能源類同水力,更有水力之點,o水力之缺陷。不過最大題是這些能源受夂颉⒌乩砦恢玫认拗疲且其量更橛邢蓿只能作樘厥獾豝δ茉葱枨蟮囊环N補充。至於可能的可燃冰、海洋能……等等那是以後的事,即使掌握了用辦法,可以預料θ祟愅助終究有限,絕不能仄鹑祟惒秽發展δ茉葱枨笾厝巍

近代人類δ茉葱枨笾探索,最大成果是核能,人類已较喈成熟掌握使用235裂走M行發氲募夹g。際原子能C的底诛@示,世界目前已有用於發氲暮朔椽堆約450座,大概生產3800|瓦耄占全球胄枰量約15%

以猓uranium)進行核能發胗写罅奎c,最主要就是]有二氧化碳逸出,人類免除了ω室效的鷑。但是235發胍灿兴致命的弱點。

1),地球獾VH可用80年。

2),可用於發氲拟235,只佔天然獾V提出的獾0·7%,其餘都是238,所以必磉M行同位素分離,把它的濃度最少提升至2-5%才能使用,這是很困難的過程。

3),235核敕浅0踩,但又不是絕Σ怀鍪鹿实摹R坏┖巳剂习媸椒椽失去控制,裂譼繼續,就岢墒鹿剩θ祟愒斐删薮篼害。因此民笨只藕艽螅如切犞Z貝利和福島核胝揪褪牵故此夂穗安全始終是題。

4),核能霃S產生放射镜膹U料,廢料的有害放射性百萬年不p至人類可接受範,故廢料是O大隱患。

俗語說“艿缴角氨赜新贰保旅鞯目芖家早就發現了能獲得核能的更理想管道,那就是上世紀四十年代就已知的“釷”(thorium)核能發搿V皇钱年由於以235發肽墚a生超過90% 238238隨後壮赦(plutonium239,馐茄u造原子彽脑料。冷鹌陂g需要大量的庋u作大量的原子彛所以就發展以235的核發耄而把發展釷核雭G一吡恕

以釷(thorium)取代獾暮穗,有O大點。

1),除了與夂四馨l氩箕排出二氧化碳,不造成厥倚И以外,科W家估邮澜玮Q蘊藏量蛉祟愂褂们年。釷是開裣⊥两鹳的副産品,像鉛一悠胀ǎ且]有同位素分離,缀跞可用作燃料。不但美、澳洲、挪威等α慷啵中也有400年的釷蘊藏量。

2),釷核牒馨踩,因殁Q必碛弥凶印稗Z炸”才能⒂分裂放出能量,如果切嘀凶邮,釷便立即停止分裂,停止連鎖反(工I上已掌握這一辦法)。另外反堆鹊拟号c大夂力一樱因此不發生溻爆炸,岢鲚射。

3),危險廢料少,用釷發氘b生的廢料比用馍僖蝗f倍,也就是十嵟c一公斤之比。而且廢料放射性一百年左右就p到可接受值!

4),以釷發氩划a生猓這正是釷的好獭bQ可以掉舊反堆裡的有毒廢料,p少萆涠拘裕因而充了生B清潔。

5),以釷發氲姆至研率、燃料持續r間於猓成本大大於235

在費米嶒室工作的艹鋈A裔臺籍科W家葉恭平教授指出:“以前的核能就是榱说玫皆子彽脑料--猓因此也留下了一百萬年都o法解Q的巨毒核廢料題,以及意外ro法停止的連鎖反,造成可怕的核摹!比~教授說:“現在的核霃S,人類不能再用了,但是我可以使用更安全,不產生巨毒核廢料的“釷能源”來替代核能。”

釷核胙芯恳驯容^成熟,除美、日等,中、印等也已積O發展。中科W院目前已⒂“釷基熔鹽堆核能S統”n}砟浚目耸窃20年龋研發出新一代以釷作基礎的核能S統。說其先進程度或有望ьI世界走出核能危C呢,是耶非耶孜沂媚慷待吧。

除了以釷代235,人類哒在研究原料用之不盡,更安全、更清潔的能源。

如核融合能源,“核融合反”是太臧l光、發岬脑因。它是使質量較小的原子核融合在一起成橘|量較大的原子核,在過程中部分質量轉壮赡芰慷加以發搿F渲校浜俗油位素氘(deuterium)與氚(tritium)的核融合反是最容易崿F的核融合反。

“核融合”發氲狞c:

1),燃料(氘和氚)很容易取得,缀跞≈不盡,氘可以從海水提,每公升海水中含三十毫克氘。氚不存在於自然界,可以從中子與湓素的核反提。

2),核融合的燃料以及反後的產物都是非放射性物質,不產生二氧化碳或造成空馕廴荆不有大量核能廢料,故]有核廢料汤黼y題與政治題。

3),核融合反猳需大量集中燃料。只要p少燃料供給,核融合反可以隨r終止,控制性容易,融合反獱t不熔А

在地球資源短缺的今天,人類現在向地球外ふ倚碌哪茉础

-3Helium - 3)是氦的同位素,可以與一種涞耐位素氘結合,發生裂追椽,產生巨大的能量。氦-3是一種高效的核聚兹剂希10-3就能滿足中1年的能源需求,美一年也只需25崱R话賺氦-3能提供全世界一年的能源需求。

地球上氦-3α肯∩伲月球上的氦-3含量s很豐富,在100萬嵰陨希相於地球所有礦物燃料(石油、煤、天然)能量亢10倍以上。所以月亮上的氦可滿足地球登年能源需求。登月其中一目的就是訚以後開拓氦-3

-3是一種目前已被世界公認的高效、清潔、安全、廉r的核聚兹剂稀:-3的岷朔椽只產生]有放射性的質子(而非中子),因此不Νh境有害。如在月球上建造核胝荆巨大肓νㄟ^鐳射或微波菟偷街欣^衛星,再由中繼衛星魉偷降厍颉_@应地球就更安全了。台橙绻那天在月球建了此類胝荆ㄊ冀K有一天),最o聊的核氚装V議T也都說不出詠砹恕

如在地球建廠,到月球纬踢費約4000萬美元/頓,加上其他費用,似乎成本很高。其嵤腔算的,因樵诎l肓肯嗤的情r下,使用月球能源氦—3的花費只是目前核胝景l氤杀镜10%!如以石油r格樗剩瑃每嵑—3r值約40|—100|美元。

目前氦-3的核爰夹g天堆芯块_發階段,可能最少需要30-50年,但θ祟恦史發展來說那算什麼呢?

筆者知識薄,班門弄斧,錯漏之淘谒難免,誠张評指正。

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