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科目:初中物理 來源: 題型:
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科目:初中物理 來源:1+1 輕巧奪冠·優(yōu)化訓(xùn)練 九年級物理 北京課改版 題型:048
閱讀與思考.
21世紀(jì)——核能時代21世紀(jì),能源問題是首先要解決的問題之一,隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長.從目前的消耗量計(jì)算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計(jì)算,即使人口增長率為零,地球上的煤也只能維持30多年,而石油和天然氣只能維持10幾年.
雖然地球上還有其他形式的能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮、水能等,但與煤和石油相比微不足道,不能滿足人類的需要.相比之下,核能是解決能源危機(jī)的一個最有效的途徑.核能是地球上儲量最豐富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是驚人的,1 kg核燃料所釋放的能量相當(dāng)于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,它有其無法取代的優(yōu)點(diǎn).首先,是地球上核燃料資源儲量豐富,已探明的礦至少有460萬噸,可供人類使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟(jì),總的算起來,核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%~50%;第三,核電是清潔的能源,有利于保護(hù)環(huán)境.
所以,21世紀(jì)是核能發(fā)電的大發(fā)展時期.氫是一種很有前途的新的“二次能源”.液態(tài)氫已被用來作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船中的能源,但困難是不能大量制。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價的.若利用核聚變反應(yīng)則非常有希望解決這一問題.因?yàn)楹K泻写罅繗浼捌渫凰仉碗?據(jù)計(jì)算,一桶海水中能提取的氘的能量相當(dāng)于300桶汽油).若將海水中所有的氘的核能都釋放出來,它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年.
然而,實(shí)現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾十億度,在這樣的高溫下,氘、氚混合燃料形成高溫等離子態(tài).這里有許多問題需要解決,如怎樣加熱到如此高的溫度?怎樣盛裝如此高溫度的等離子體?這就是如何約束的問題.
目前,世界各國已建造多種類型的試驗(yàn)裝置200多臺.近年來,設(shè)在英國牛津附近的核聚變裝置完成了一項(xiàng)可控核聚變試驗(yàn).在圓形圈內(nèi),在2億攝氏度下,氘、氚氣體相遇成功爆炸,產(chǎn)生了200 kW的能量,試驗(yàn)持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離,技術(shù)上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預(yù)計(jì)到21世紀(jì)50年代前后能實(shí)現(xiàn)原型示范的可控聚變反應(yīng).
可見,下世紀(jì)一旦核聚變能被利用起來,將會使人類徹底擺脫能源危機(jī).我們設(shè)想,到那時,廉價的能源將使21世紀(jì)成為一個能量富足的時代,可生產(chǎn)出更豐富更新型的產(chǎn)品,而成本更為低廉.例如,可以從海洋中提取更多有用的元素,像金和鉑,到那時,其價值不再是金錢的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來制造耐腐蝕的儲槽、閥門、管道等,可延長其使用壽命而不用頻繁更換.
此外,從海水中提取礦物質(zhì)的“核”工廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過管道將它們輸送到水源短缺的地方,實(shí)施龐大的灌溉計(jì)劃,改造農(nóng)田,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量還可以送入城市,用于取暖或作為熱源.核能除了發(fā)電之外,還可以用于煉鋼、推動動力機(jī)械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應(yīng)等.
低溫核供熱反應(yīng)堆是一種既清潔、經(jīng)濟(jì)又安全的理想新熱源.建設(shè)一座20萬千瓦的供熱堆,每年消耗核燃料二氧化鈾僅1 t,它可以為500萬立方米的建筑物供暖.利用核能還可以對海水進(jìn)行淡化處理,以解決缺水問題.
法國已設(shè)計(jì)了一種輕小型反應(yīng)堆,功率為10~20萬千瓦,只有10個大氣壓的運(yùn)行壓力,比較安全.利用堆芯產(chǎn)生的熱量將海水加熱蒸餾,每天可生產(chǎn)8萬立方米淡水,可供15萬人飲用.
中子照相已成為一種新的無損檢驗(yàn)方法,它可以彌補(bǔ)X射線和γ射線照相的不足之處,進(jìn)行一些它們鞭長莫及的工作.如可以檢驗(yàn)手機(jī)、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)狀況和質(zhì)量,進(jìn)行考古文物內(nèi)部的無損檢驗(yàn)等.
可以預(yù)計(jì),21世紀(jì)是核能與核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用并取得重大發(fā)展的時代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學(xué)診斷治療技術(shù)之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因?yàn)樵S多癌組織對硼有較好的吸收效果,同時硼又有吸收中子的能力,當(dāng)它被癌組織吸收后,經(jīng)中子輻照,硼-10變成鋰-7,并放出α粒子,α粒子的射線能量較高,可以更有效地殺死癌細(xì)胞.
例如,日本有一腦癌患者就是利用這種方法治療后,不僅痊愈了,而且還能駕駛卡車,簡直不可思議.在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠(yuǎn)洋艦隊(duì)可以在水上游弋幾十年而不用補(bǔ)充燃料.如果將反應(yīng)堆做得足夠小,并解決防護(hù)問題,到那時,就能生產(chǎn)出核能汽車、核能坦克、核能火車、核能飛機(jī).
核能還可作為宇宙飛船的動力,到那時,人們可以到其他星系去旅游.21世紀(jì),人們可以對“老天爺”——天氣發(fā)號施令.人類將充分利用核能與大自然抗衡.到那時,不會因氣候和天氣情況影響飛機(jī)的起降,沒有飛機(jī)會因機(jī)場封凍而不能著陸,因?yàn)槲覀兛稍O(shè)法在飛機(jī)水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預(yù)料,未來的世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時代,是人類學(xué)會和自然和諧相處的時代,是經(jīng)濟(jì)和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時代,也是核能與核技術(shù)全方位應(yīng)用的新時代.未來的核能時代將成為人類歷史上最光彩奪目、最美好的時代.
(李士 中國科學(xué)院核分析開放實(shí)驗(yàn)室)
(1)21世紀(jì)存在什么樣的能源危機(jī)?為什么說核能是解決能源危機(jī)的一個最有效的途徑?
(2)21世紀(jì),核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應(yīng)用?
(3)人類社會現(xiàn)在所應(yīng)用的能源很多來自千百萬年前埋在地下的植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代這些化石能源的清潔能源.(至少寫出三種)
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科目:初中物理 來源:2011年安徽省黃山市中考物理模擬試卷(解析版) 題型:填空題
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科目:初中物理 來源:安徽省模擬題 題型:填空題
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