核能与传统能源的比较_核能与传统能源的优缺点对比

更新日期:2018-12-06 16:28编辑作者:赵雅晴 评论 0 条我要评论
核能介绍

  核能又称原子能。原子核中的核子重新分配时释放出来的能量。核能可分为三类:

  (1)裂变能,重元素(如铀、钚等)的原子核发生分裂时释放出来的能量;

  (2)聚变能,由轻元素(氘和氚)原子核发生聚合反应时释放出来的能量;

  (3)原子核衰变时发出的放射能。

  核能与化学能的区别在于,化学能是靠化学反应中原子间的电子交换而获得能量。例如煤或石油燃烧时,每个碳或氢原子氧化过程中,只能释放出几个电子伏能量,而核能则靠原子核里的核子(中子或质子)重新分配获得能量,这种能量大得出奇。

  例如,每个铀原子核裂变时,就能放出2亿电子伏能量,所以1kg铀裂变时释放出来的能量相当于2500t标准煤。等量的聚变燃料在聚变时释放出来的能量又比裂变能大4~5倍。现在,人们已经利用核裂变能发电、供热,也正在研究受控核聚变,试图开发利用核聚变能。放射能的利用也比较普遍,例如放射电池就是利用钚-238在衰变过程中释放出来的能量来发电的。

  

  核能的优缺点

  核能的优点:

  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,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。

  核能的缺点:

  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裏,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。

  

  传统能源介绍

  已能大规模生产和广泛利用的一次能源又称传统能源。如煤炭、石油、天然气、水,是促进社会进步和文明的主要能源。在讨论能源问题时,主要指的是常规能源。新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源,如太阳能、风能、海洋能、地热能等,与常规能源相比,新能源生产规模较小,使用范围较窄。

  常规能源与新能源的划分是相对的。以核裂变能为例,20世纪50年代初开始把它用来生产电力和作为动力使用时,被认为是一种新能源。到80年代世界上不少国家已把它列为常规能源。太阳能和风能被利用的历史比核裂变能要早许多世纪,由于还需要通过系统研究和开发才能提高利用效率,扩大使用范围,所以还是把它们列入新能源。

  

  传统能源的优缺点

  煤炭、石油、天然气,水电和核电,这些被统称为传统能源。但在第一次工业革命的时候,煤炭是作为新能源取代木柴这个传统能源的。所以,当一种新能源取得大规模应用并经过足够长的时间,就成了传统能源。

  目前,石油、天然气和煤炭这三种能源占据着全球80%以上的能源份额。这三种能源又被称为“化石能源”,因为其成因是由于远古时代的植物或动物在地下演变而来的。现有的这几种能源能够得到广泛应用从而成为“传统”。

  传统能源的优点:

  1、是其有比较高的能量密度。能量密度可以按照单位重量或单位体积所产生的能量来计算,按质量计算,天然气的能量密度最高,石油次之,煤炭再次之。但如果按照体积计算,则石油最高,煤炭次之,天然气又次之。所以,才有了LNG,将天然气液化,在这种情况下,天然气才能够保持最高的能量密度。

  2、是它们便于开采、运输和储存。无论是固态的煤、液态的油还是气态的天然气,都能够方便地进行储运其实,这三种传统能源的开采、储运都是十分复杂的,人类为了运输和储运这些能源花费了无数的资金建立起了一个庞大的储运系统。以煤炭为例,煤矿、燃煤电厂(相关的锅炉、汽轮机、发电机、脱硫、冷却等),为了运输所建立的铁路、公路和庞大的货运工具,这些为了煤炭能够发电而形成的系统本身已经成为一个庞大的产业,甚至庞大到了难以清除的地步。石油的炼油则更为复杂了。

  3、就是他们一度有着很大的储量,成本也足够低,甚至一度被认为是用之不竭的。这三个原因不仅使得这些能源在第一次、第二次工业革命得到广泛的应用,而且,也使得它们在今后相当长一段时间依然会占据人类经济社会的很重要的份额。当然,这里所说的成本低,自然没有包括资源破坏、环境破坏对人们的健康影响。

  传统能源的缺点

  但是,随着人类生活和工业、商业活动对于能源的需求越来越大,传统能源的开采难度越来越大,易开采的煤矿、油田不断枯竭,有限的储量现在开始变得可见,不少能源的储量年限只剩下几十年。人们开始对于化石能源的储量产生了忧虑。人们认识到这些化石能源的储量不是无限的,即便有足够的储量,在枯竭之前,这些能源的开采成本也将越来越高。这就是所谓的能源枯竭问题。随着近期新兴经济体国家的发展,能源消耗越来越大。何况,当能源真的枯竭,那么,对社会的影响就不是成本的问题了,而是人类的经济社会能否延续的问题。

  同时,这些能源在使用时有二氧化碳排放,而这不仅会造成气候变暖,而且,很难避免地产生粉尘、酸雨等污染,尤其是今年,在许多发展中国家崛起后,能源消耗量大幅上升,污染的情形不再像过去那样遥远,而是已经影响到了每个人的生活甚至生命。尽管水力发电和核电在正常情况下没有碳排放核粉尘污染,因此,可以被称为清洁能源。但水电站对自然条件的要求和对生态的影响,其实可安装的容量是十分有限的,尤其是大型水电站。而核电的燃料铀矿石,储量更加有限,而且,自从切尔诺贝利和福岛核事故后,人们认识到,在事故状态下的核污染,是非常难以预测和控制的。

  而二氧化碳的排放导致的温室效应和气候极端变化使得人类的生态变得越来越脆弱,雾霾和酸雨直接威胁着人类的生存。所有的人都认识到,如果能源体系不进行变革,酸雨、雾霾将变得越来越频繁,地球将由于污染不仅会变得不适宜居住,而且会给人类带来灾难性的影响。

  如果将能源枯竭和环境污染的因素考虑进去,则传统的能源的成本,会比光伏的成本还高。再把各国政府因为污染而付出的医疗成本计算进去,成本更加高得可怕。

  所以,人们将目光转向新的、可再生的、清洁的能源,并不是追求时尚,也不是要故作神圣,而是为了自己的生存不得不做出的选择。

  

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