能源安全與新能源開(kāi)發(fā)利用

能源安全與新能源開(kāi)發(fā)利用主講：王瑞琪第一頁(yè)，共四十六頁(yè)。開(kāi)發(fā)新能源從資源角度考慮，我國(guó)常規(guī)能源相對(duì)不足，人均占有量?jī)H為世界平均水平的一半。能源供需矛盾突出。我國(guó)能源以石油和煤炭為主，天然氣的產(chǎn)量近年來(lái)有很大增長(zhǎng)，可這些主要能源也造成了環(huán)境污染，而且不可再生。尋找新能源迫在眉睫第二頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：可燃冰第三頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：可燃冰可燃冰的學(xué)名是天然氣水合物(GasHydrates),這是天然氣和水在特定的條件下所形成的一種透明的冰狀結(jié)晶體,又稱“氣冰”、“固體瓦斯”。是一種清潔高效、使用方便的新能源。越來(lái)越多的科學(xué)家相信未來(lái)潔凈能源的最大一部分也許就藏在海底或高緯度永凍區(qū)第四頁(yè)，共四十六頁(yè)?？扇急臉?gòu)成天然氣水合物與天然氣成分相似，且更為純凈，簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底低溫和很高壓力下形成的一種冰狀的固態(tài)晶體。其結(jié)構(gòu)是若干個(gè)水分子通過(guò)氫鍵構(gòu)成多面體籠子，籠子中包含有客體的天然氣分子，還可以是CO2、N2、H2S等小分子氣體，它們被統(tǒng)稱為氣水化合物。其化學(xué)成分不穩(wěn)定，可用M·nH2O表示第五頁(yè)，共四十六頁(yè)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)看，天然氣水合物是這樣構(gòu)成的：由水分子搭成像籠子一樣的多面體格架，以甲烷為主的氣體分子被包含在籠子格架中。不同的溫壓條件，具有不同的多面體格架。

第六頁(yè)，共四十六頁(yè)?？扇急男阅苣芰棵芏雀?，燃燒值高。1m3相當(dāng)于164m3的天然氣。清潔無(wú)污染（幾乎不產(chǎn)生任何燃燒廢棄物，[SO2]比燃燒油或煤低2個(gè)數(shù)量級(jí)）使用方便。壓力降低就足以使天然氣水合物晶體分解并釋放出大量甲烷氣體。注意：甲烷的溫室效應(yīng)比CO221倍，是一種對(duì)環(huán)境破壞作用最大的溫室氣體危險(xiǎn)性高第七頁(yè)，共四十六頁(yè)?？扇急男纬蓷l件被稱為水合甲烷的物質(zhì)大量沉積低于20oC的溫度較大的壓力有專家預(yù)測(cè)，可燃冰至少能為人類提供1000年的能源，它將來(lái)有望替代煤、石油和天然氣，成為“21世紀(jì)的新能源”。

第八頁(yè)，共四十六頁(yè)?？扇急拈_(kāi)發(fā)利用1810年，英國(guó)，達(dá)威在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)“天然冰”.雖然是塊香餑餑，但開(kāi)發(fā)利用仍然很困難：勘探定位技術(shù)，開(kāi)采技術(shù)提制可燃?xì)獾募夹g(shù)運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題低成本開(kāi)發(fā)其它：未燃燒的天然氣水合物直接排入大氣產(chǎn)生的強(qiáng)烈溫室效應(yīng)未燃燒的天然氣水合物對(duì)海底已有油氣管道造成危險(xiǎn)對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)的威脅對(duì)航行的威脅天可燃冰如何保持高壓、低溫狀態(tài)等第九頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫—理想能源2000年1月，美國(guó)通用汽車推出了使用新能源的汽車——?dú)淠芨拍钴嚕谙つ釆W運(yùn)會(huì)的馬拉松比賽中，通用汽車公司的“氫動(dòng)1號(hào)”作為開(kāi)道車，出盡了風(fēng)頭。氫是萬(wàn)物之主，大約100億年前，大量的氫核遍布太空。直到現(xiàn)在，太陽(yáng)總體積80%仍是氫；木星氫占82%；地球上地殼內(nèi)100個(gè)原子中有17個(gè)氫原子，其數(shù)目?jī)H次于氧而居第二位。第十頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫的優(yōu)點(diǎn)資源豐富。H主要以化合態(tài)存在于水中，地球上水資源豐富，H2燃燒的產(chǎn)物是水，二者無(wú)限循環(huán)氫作為燃料的獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)是，它的燃燒產(chǎn)物是水，不會(huì)污染環(huán)境，燃料循環(huán)與生物圈相吻合。按重量計(jì)算，氫的能量是同量汽油能量的2.5倍左右。如果把噴氣機(jī)上的燃料換成同等效能的氫，就會(huì)大大節(jié)省重量，這也使氫成為一種航空燃料具有的明顯優(yōu)點(diǎn)。第十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫的優(yōu)點(diǎn)氫的燃燒值很高，即燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量很高，在空氣中燃燒，溫度可達(dá)1000oC。在氧氣中燃燒，可達(dá)2800oC高溫。它產(chǎn)生的熱量比汽油高得多。1gH2燃燒時(shí)放熱130KJ，是汽油的3~4倍使用方便，現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)，稍加改裝就可用氫作燃料，也可通過(guò)燃料電池將氫能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋涞倪\(yùn)輸和銷售費(fèi)用要比輸電的便宜，在許多情況下，把現(xiàn)有的天然氣管線改造一下，就能用來(lái)運(yùn)輸氫。運(yùn)送氫的費(fèi)用只為遠(yuǎn)距離輸電的八分之一。氫還可能比電更宜于儲(chǔ)存。第十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫的存儲(chǔ)常溫常壓下，H2的密度小，能量/體積比小，所以必須解決貯存問(wèn)題儲(chǔ)氣罐高壓鋼瓶液化H2：需要很厚的絕熱保護(hù)層。貯氧合金技術(shù)：金屬與H2充分反應(yīng)，回執(zhí)后釋放H2。碳納米材料：新型貯氧材料。（1999年我國(guó)研制，與克隆羊同時(shí)被評(píng)為我國(guó)十大科技新聞）第十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。大量?jī)?chǔ)存氫一般有兩種方法：一種方法是高壓下液化為液氫。但在常壓下，氫氣必須降溫至-252度才能變成液體，這種方法成本高，而且儲(chǔ)存液氫要有極好的絕熱設(shè)備—托瓦瓶。液氫易逸散滲漏，會(huì)釀成嚴(yán)重火災(zāi)和爆炸事故。另一種方法是用某些金屬或合金來(lái)儲(chǔ)存氫。氫有一個(gè)奇持的性質(zhì)，它會(huì)與某些過(guò)渡金屬(如鈀等)或合金形成金屬氫化物，如1體積膠狀銠(Rh)能吸收2900體積氫氣。當(dāng)溫度升高或體系氫壓降低時(shí)，它們就放出氫。利用儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)存量高、可逆、安全等優(yōu)點(diǎn)。氫的儲(chǔ)存方法第十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫的制作實(shí)驗(yàn)室制氫：Na,Ca與H2O反應(yīng)制H2等工業(yè)制氫：天然氣、石油裂解可制H2，水煤氣可用煤炭制H2，但消耗化石燃料制H2從能源角度講毫無(wú)意義。用H2O制氫：電解H2O熱化學(xué)分解利用太陽(yáng)能分解水生物制H2：模擬光合作用第十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。

研究新的合理的制氫方法是一項(xiàng)一勞永逸地解決能源問(wèn)題的研究課題，理想的氫能源如圖所示。

理想的氫能源示意圖

第十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。光分解水制氫的研究中已找到一些催化劉，如鈣和聯(lián)吡啶形成的配合物。它吸收的陽(yáng)光正好近似于水分解成氫和氧所需的能量。另外，二氧化鈦和某些含鈣的化合物也是較適用的催化劑。有人大膽設(shè)想用城市垃圾和污水來(lái)制取氫氣，主要原理是：第十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。日本東京大學(xué)的科學(xué)家在氬和氦的氣流中，將陶瓷CNF加熱至300度，然后用注射針頭向CNF注水制得氫。由于水解后CNF又回到非活化狀態(tài)，所以CNF能反復(fù)使用。在每一次反應(yīng)中，平均每克CNF可產(chǎn)生2至3厘米3H2。我國(guó)在世界上首次完成生物制氫中試實(shí)驗(yàn)。哈爾濱建筑大學(xué)的學(xué)者利用細(xì)茵從污水中分解收集氫氣，并于2000年2月初完成中試實(shí)驗(yàn)。利用含碳水化合物的有機(jī)廢水通過(guò)生物發(fā)酵制氫，使人類找到了一種新的可再生的潔凈能源。第十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：氫的利用直接燃燒氫能電池第十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。第二十頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：二甲醚二甲醚(Dimethylether)，簡(jiǎn)稱DME，化學(xué)分子式為CH3OCH3，是一種含氧燃料，它無(wú)毒性，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫時(shí)可在五個(gè)大氣壓下液化，具有與液化石油氣相似的物性。二甲醚無(wú)C-C鏈，其十六烷值大于55，具有優(yōu)良的壓縮性，非常適合于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，用作為柴油機(jī)的代用燃料。而常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料液化石油氣、天然氣、甲醇，它們的十六烷值都小于10，一般只適合于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。第二十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：二甲醚制備二甲醚燃料的制取原理可以煤、天然氣、生物有機(jī)物等為原料產(chǎn)生合成氣一氧化碳、二氧化碳和氫氣，然后常規(guī)法先制得甲醇，進(jìn)一步脫水制成二甲醚。二甲醚的生產(chǎn)方法最早是由高壓甲醇生產(chǎn)中的副產(chǎn)品精餾后制得，隨著低壓合成甲醇技術(shù)的廣泛應(yīng)用，副反應(yīng)大大減少，二甲醚的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)很快發(fā)展到甲醇脫水或合成氣直接合成工藝。近年來(lái)，二甲醚的需求量增長(zhǎng)較大，各國(guó)又相繼開(kāi)發(fā)投資省、操作條件好、無(wú)污染的新工藝，主要包括二步法和一步法，一步法具有流程短、設(shè)備效率高、操作壓力低和CO單程轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，合成二甲醚的生產(chǎn)成本較兩步法大幅度降低。因此，一步法經(jīng)濟(jì)上更加合理，市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力，總體上來(lái)說(shuō)更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第二十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：二甲醚使用用于生活：DME在排放與燃燒方面都優(yōu)于LPG，只要有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，DME大量替代LPG是比較容易的。因?yàn)長(zhǎng)PG的原有設(shè)施完全可以用于DME。用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料：建立以DME為燃料的電廠替代柴油：這是一個(gè)重要領(lǐng)域。因?yàn)橐猿鍧嵢剂先〈裼褪莻€(gè)世界性課題，對(duì)中國(guó)尤其有挑戰(zhàn)性與迫切性。因?yàn)椴裼褪俏覈?guó)油品中用量最大，也是目前缺口最大的燃料（目前的柴油機(jī)難以滿足環(huán)保要求）。作為高附加值化工產(chǎn)品的中間原料：如CH3OOH(醋酸)第二十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：太陽(yáng)能（能源之源）地球上最根本的能源是太陽(yáng)能。煤、石油中的化學(xué)能是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而成的，風(fēng)能、生物能、海洋能等其實(shí)也都來(lái)自太陽(yáng)能。太陽(yáng)每年輻射到地球表面的能量為50×1018kJ，相當(dāng)于目前全世界能量消費(fèi)的1.3萬(wàn)倍，真可謂取之不盡用之不竭，因此利用太陽(yáng)能的前景非常誘人。陽(yáng)光普照大地，單位面積上所受到輻射熱并不大，如何把分散的熱量聚集在一起成為有用的能量是問(wèn)題的關(guān)鍵。太陽(yáng)能的利用方式是光電轉(zhuǎn)化或光化學(xué)轉(zhuǎn)化。第二十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：太陽(yáng)能利用聚集陽(yáng)光太陽(yáng)能的熱利用是通過(guò)集熱器進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)化的，集熱器也就是太陽(yáng)能熱水器。它的板芯由涂了吸熱材料的銅片制成的，封裝在玻璃鋼外殼中。銅片只是導(dǎo)熱體，進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)化的是吸熱涂層，這是特殊的有機(jī)高分子化合物。封裝材料也很有講究，既要有高透光率，又要有良好的絕熱性。隨涂層、材料、封裝技術(shù)和熱水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等不同，終端使用溫度較低的在100℃以下，可供生活熱水、取暖等；中等溫度在100～300℃之間，可供烹調(diào)、工業(yè)用熱等；高溫的可達(dá)300℃以上，可以供發(fā)電站使用。第二十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：太陽(yáng)能利用

——光電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能也可通過(guò)光電池直接變成電能，這就是太陽(yáng)能電池、光伏打電池。它們具有安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、不需燃料、無(wú)需架設(shè)輸電網(wǎng)、規(guī)?？纱罂尚〉葍?yōu)點(diǎn)，但需要占用較大的面積，因此比較適合陽(yáng)光充足的邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)牧民或邊防部隊(duì)使用。光電池應(yīng)用范圍很廣，大的可用于微波中繼站、衛(wèi)星地面站、農(nóng)村電話系統(tǒng)，小的可用于太陽(yáng)能手表、太陽(yáng)能計(jì)算器、太陽(yáng)能充電器等，這些產(chǎn)品已有廣大市場(chǎng)。第二十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。-----太陽(yáng)能庭院燈系列

太陽(yáng)能電站----

第二十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：太陽(yáng)能利用

——光化學(xué)轉(zhuǎn)換:儲(chǔ)存陽(yáng)光熔鹽儲(chǔ)能法太陽(yáng)能光解H2O制H2綠色植物光合作用第二十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。新能源：海洋能在地球與太陽(yáng)、月亮等互相作用下海水不停地運(yùn)動(dòng)，站在海灘上，可以看到滾滾海浪，在其中蘊(yùn)藏著潮汐能、波浪能、海流能、溫差能等，這些能量總稱海洋能。主要特點(diǎn)：可再生性清潔能源能量多變，不穩(wěn)定性能量巨大，頒布分散不均第二十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。海洋能——潮汐能潮汐能是以位能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢(shì)能。海水漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運(yùn)動(dòng)以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋轉(zhuǎn)，這種水位的上升以周期為12h25min和振幅小于1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽(yáng)引力的作用與此相似，但是作用力小些，其周期為12h。當(dāng)太陽(yáng)、月球和地球在一條直線上時(shí)，就產(chǎn)生大潮；當(dāng)它們成直角時(shí)，就產(chǎn)生小潮。除了半日周期潮和月周期潮的變化外，地球和月球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還產(chǎn)生許多其他的周期性循環(huán)，其周期可以從幾天到數(shù)年。同時(shí)地表的海水又受到地球運(yùn)動(dòng)離心力的作用，月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。第三十頁(yè)，共四十六頁(yè)。海洋能——波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運(yùn)動(dòng)周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪能是由風(fēng)把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它實(shí)質(zhì)上是吸收了風(fēng)能而形成的。能量傳遞速率和風(fēng)速有關(guān)，也和風(fēng)與水相互作用的距離（即風(fēng)區(qū)）有關(guān)。水團(tuán)相對(duì)于海平面發(fā)生位移時(shí)，使波浪具有勢(shì)能，而水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，則使波浪具有動(dòng)能。貯存的能量通過(guò)摩擦和湍動(dòng)而消散，其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區(qū)大浪的能量消散速度很慢，從而導(dǎo)致了波浪系統(tǒng)的復(fù)雜性，使它常常伴有局地風(fēng)和幾天前在遠(yuǎn)處產(chǎn)生的風(fēng)暴的影響。波浪可以用波高、波長(zhǎng)（相鄰的兩個(gè)波峰間的距離）和波周期（相鄰的兩個(gè)波峰間的時(shí)間）等特征來(lái)描述。第三十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。海洋能——溫差能溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋是地球上一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱和蓄熱器。由太陽(yáng)投射到地球表面的太陽(yáng)能大部分被海水吸收，使海洋表層水溫升高。赤道附近太陽(yáng)直射多，其海域的表層溫度可達(dá)25～28℃，波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍，其海面水溫可達(dá)35℃。而在海洋深處50O～1000m處海水溫度卻只有3～6℃。這個(gè)垂直的溫差就是一個(gè)可供利用的巨大能源。在大部分熱帶和亞熱帶海區(qū)，表層水溫和1000m深處的水溫相差20℃以上，這是熱能轉(zhuǎn)換所需的最小溫差。據(jù)估計(jì)，如果利用這一溫差發(fā)電，其功率可達(dá)2TW。第三十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。海洋能——鹽差能鹽差能是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。地球上的水分為兩大類：淡水和咸水。全世界水的總儲(chǔ)量為1.4X109km3，其中97.2％為分布在大洋和淺海中的咸水。在陸地水中，2.15％為位于兩極的冰蓋和高山的冰川中的儲(chǔ)水，余下的0.65％才是可供人類直接利用的淡水。海洋的咸水中含有各種礦物和大量的食鹽，1km3的海水里即含有3600萬(wàn)t食鹽第三十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。海洋能——海流能海流能是另一種以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)。其中一種是海水環(huán)流，是指大量的海水從一個(gè)海域長(zhǎng)距離地流向另一個(gè)海域。引起因素兩種：首先海面上常年吹著方向不變的風(fēng)，如赤道南側(cè)常年吹著不變的東南風(fēng)，而其北側(cè)則是不變的東北風(fēng)。風(fēng)吹動(dòng)海水，使水表面運(yùn)動(dòng)起來(lái)，而水的動(dòng)性又將這種運(yùn)動(dòng)傳到海水深處。隨著深度增加，海水流動(dòng)速度降低；有時(shí)流動(dòng)方向也會(huì)隨著深度增加而逐漸改變，甚至出現(xiàn)下層海水流動(dòng)方向與表層海水流動(dòng)方向相反的情況。在太平洋和大西洋的南北兩半部以及印度洋的南半部，占主導(dǎo)地位的風(fēng)系造成了一個(gè)廣闊的，也是按反時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)的海水環(huán)流。在低緯度和中緯度海域，風(fēng)是形成海流的主要?jiǎng)恿?。其次不同海域的海水其溫度和含鹽度常常不同，它們會(huì)影響海水的密度。海水溫度越高，含鹽量越低，海水密度就越小。這種兩個(gè)鄰近海域海水密度不同也會(huì)造成海水環(huán)流。海水流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大能量。第三十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。核能（原子能）原子核是帶正電的質(zhì)子和中子的緊密結(jié)合體，其直徑不及原子直徑的萬(wàn)分之一，但其質(zhì)量卻占原子質(zhì)量的絕大部分。為體么帶正電的質(zhì)子少可以緊密的結(jié)合在原子核中？由于核力的存在。當(dāng)兩個(gè)核子間距離為310-13cm以內(nèi)時(shí)核子間有很強(qiáng)的吸引力（遠(yuǎn)大于靜電排斥力），但一旦超過(guò)這一距離，核力則驟減為0。第三十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。核子結(jié)合能當(dāng)核子因彼此間強(qiáng)核力的吸引作用而緊密結(jié)合成穩(wěn)定的原子核時(shí)，會(huì)釋放巨大的能量，這種能量叫核子結(jié)合能。結(jié)合能的大小第三十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。原子能釋放途徑原子能釋放途徑主要有兩個(gè)輕核聚變成為一個(gè)較重核重核裂變成兩個(gè)質(zhì)量中等的核在輕核區(qū)，如將平均結(jié)合能小的核聚變成平均結(jié)合能大的核，將釋放巨大的能量。例如，2個(gè)2H核，聚變成1個(gè)或1個(gè)2H核和3H核聚變成1個(gè)核，并釋放出一個(gè),都會(huì)釋放巨大能量。這是核聚變反應(yīng)和氫彈研制的理論依據(jù)。在重核區(qū)，重核的平均結(jié)合能比中等核小，當(dāng)它分裂為兩個(gè)中等核時(shí)，平均結(jié)合能升高，所以重核裂變時(shí)釋放巨大能量，這是制造核能反應(yīng)堆與原子彈的理論根據(jù)。第三十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。原子能釋放途徑特點(diǎn)兩種方法的共同之處是平均結(jié)合能低的核轉(zhuǎn)變成平均結(jié)合能高的核，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中，出現(xiàn)“質(zhì)量虧損”，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成增加的結(jié)合能釋放出來(lái)物質(zhì)與能量是同一事物的兩個(gè)不同方面，物質(zhì)可以消失，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的能量，能量可以消失但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的物質(zhì)。即使很少量的物質(zhì)也能產(chǎn)生極大的能量。所以物質(zhì)和能量合在一起，既不能創(chuàng)造，也不能被消滅第三十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。核裂變能及利用1938年德國(guó)化學(xué)家哈恩與他的助手用中子轟擊鈾原子核后，得到兩個(gè)大小相仿的較小的核，并把這種現(xiàn)象稱為裂變，釋放出的能量稱為裂變能。同一年法國(guó)居里夫婦通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)中子引起一個(gè)鈾核裂變的同時(shí)，釋放2~3個(gè)中子，新產(chǎn)生的中子以同樣的方式轟擊其他鈾核使其裂變，一變二，二變四，四變八……。如不加控制，這種連鎖反應(yīng)越來(lái)越激烈，在百萬(wàn)分子一秒內(nèi)就會(huì)把蘊(yùn)藏在原子核內(nèi)的巨大能量釋放出來(lái)。（雪崩式裂變）第三十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。核裂變能及利用通常情況下，這種反應(yīng)不能持續(xù)下去，因?yàn)?38U會(huì)把大部分中子吃下去，235U才是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的關(guān)鍵。所以要讓反應(yīng)持續(xù)下去，分離提純235U使中子減速至(用重水和石墨)利用：1.核彈：2.核電：和平利用，另外產(chǎn)生的碎核可作標(biāo)記原子，射線可用于醫(yī)學(xué)技術(shù)第四十頁(yè)，共四十六頁(yè)?？煽睾司圩兊厍虻哪芰看蟛糠珠g接或直接來(lái)自于太陽(yáng)，太陽(yáng)的能量從何而來(lái)？1938年，美國(guó)科學(xué)家貝茨最先回答了這個(gè)問(wèn)題：太陽(yáng)能來(lái)自核聚變，在極高的溫度下，由兩個(gè)H原子合成一個(gè)He原子的熱核聚變。能否用太陽(yáng)的方法生產(chǎn)能量？1954年3月1日，美國(guó)在太平洋上的比基尼島上成功爆炸了第一顆氫彈，開(kāi)始了人類研究熱核反應(yīng)的新篇章。第四十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。可控核聚變核裂變產(chǎn)生巨大能量，但遠(yuǎn)不及核聚變，裂變堆的核燃燒蘊(yùn)藏也極為有限，不僅產(chǎn)生巨大