淺談物理在核能發(fā)電領(lǐng)域的作用

張勝言

引言：

在1945年8月8日，美國(guó)向日本廣島投下了第一顆原子彈，造成了7萬(wàn)多人的死亡6萬(wàn)多人受傷，從此原子彈離毀滅畫(huà)上等號(hào)。但要是說(shuō)核能并不僅僅能夠在武器方面得到應(yīng)用，還能夠發(fā)電。其實(shí)核能發(fā)電并不神秘，核能發(fā)電與火力發(fā)電的原理十分相似?；鹆Πl(fā)電是通過(guò)燃燒煤炭，加熱水形成水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。而核能發(fā)電是通過(guò)核裂變產(chǎn)生的能量，同樣是加熱水，形成水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。所以說(shuō)無(wú)論是火力發(fā)電還是核能發(fā)電，都是通過(guò)能量的轉(zhuǎn)換形式，讓水變成水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。但是核能發(fā)電與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電的過(guò)程復(fù)雜。其中核裂變的程度、設(shè)施的設(shè)計(jì)、廢料的回收都是非常重要的工程。而這一系列工程都在核物理所研究的范圍之內(nèi)，本文就詳細(xì)講解一下核能物理對(duì)于核能發(fā)電的作用。

一、學(xué)習(xí)物理的必要性

首先物理是一門(mén)非常重要和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)學(xué)科，它詳細(xì)的解釋事物發(fā)生發(fā)展的客觀規(guī)律。我們生活中所有遇到的現(xiàn)象和狀態(tài)都可以用物理知識(shí)對(duì)其進(jìn)行解釋?zhuān)⑶椅锢韺W(xué)與我們的生活有著廣泛的聯(lián)系。能讓我們正確并深刻的認(rèn)識(shí)身邊的事物，提升人們的生活質(zhì)量。物理學(xué)同時(shí)還與工業(yè)農(nóng)業(yè)有著緊密的聯(lián)系。從電話(huà)的發(fā)明，到當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信。從第一次工業(yè)革命蒸汽機(jī)的發(fā)明創(chuàng)，造到目前中國(guó)高鐵領(lǐng)先于世界。這些無(wú)不體現(xiàn)著物理對(duì)社會(huì)文明進(jìn)步的影響。從獲得諾貝爾獎(jiǎng)的學(xué)者中來(lái)看，物理學(xué)家能夠獲得非物理領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)，而非物理領(lǐng)域的專(zhuān)家，卻從來(lái)沒(méi)有獲得過(guò)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。所以國(guó)外有些專(zhuān)家甚至提出一個(gè)理論，那就是沒(méi)有物理修養(yǎng)的民族就是愚蠢的民族。

二、核能發(fā)電

核能發(fā)電有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，核能發(fā)電不像傳統(tǒng)發(fā)電那樣排放影響大氣的污染物。第二核能發(fā)電也不會(huì)加重地球的溫室效應(yīng)，不會(huì)增加二氧化碳的排放量。第三，核燃料的密度比傳統(tǒng)燃料高百萬(wàn)倍，所以核能發(fā)電所使用的燃料體積小，運(yùn)輸和存儲(chǔ)相對(duì)來(lái)說(shuō)都會(huì)方便一些。核能發(fā)電的缺點(diǎn)如下。第一，雖然核能燃料體積小運(yùn)輸便利，但是具有強(qiáng)放射性，所以需要謹(jǐn)慎處理。燃燒后雖然不會(huì)對(duì)大氣造成污染，但一旦發(fā)生爆炸，核泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成毀滅性的災(zāi)難。第二，核電廠的投資成本太大，并且需要遠(yuǎn)離城市。

核能發(fā)電雖然具有上述缺點(diǎn)，但利大于弊，所以如何處理核廢料對(duì)于人們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。我們知道核裂變伴隨著大規(guī)模的核輻射。這些核輻射在核廢料中永久釋放，這些核廢料如果處理不當(dāng)在水源附近傾倒，那附近的居民將遭受核輻射，其后果不堪設(shè)想。核廢料中的核輻射是否達(dá)到合理標(biāo)準(zhǔn)，如何能夠有效的保護(hù)人體健康和生態(tài)環(huán)境，是需要核物理學(xué)家重點(diǎn)考慮的。這也是2011年因海嘯導(dǎo)致福島核電站的核泄露事故，為何造成如此巨大社會(huì)影響的原因。因此研究和解決放射性有毒有害物質(zhì)的防護(hù)，對(duì)污染控制十分的重要。

隨著科技的發(fā)展，人民對(duì)用電的需求越來(lái)越大，火力發(fā)電效率低下，而水力風(fēng)力發(fā)電則電量不足，氫能發(fā)電技術(shù)又有待改進(jìn)，以上能源發(fā)電都有所不足。而核能卻是極高效的能源，而且存量相當(dāng)大。所有發(fā)展核能發(fā)電勢(shì)在必行。這就需要大量的核技術(shù)人才投入核能發(fā)電的操作監(jiān)督以及維護(hù)?？傮w上來(lái)說(shuō)，發(fā)展核電不能過(guò)于盲目，要使核能在促進(jìn)我國(guó)各方面發(fā)展中起到重要的作用，需要考慮的因素還有很多。我國(guó)核電技術(shù)儲(chǔ)備人才力量的不足，就是其核心的關(guān)鍵所在。與此同時(shí)自主創(chuàng)新完成核電科學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)，提高我國(guó)核電在全球的競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，核技術(shù)的應(yīng)用不只是在發(fā)電上。核技術(shù)的發(fā)展可以為人類(lèi)提供各種類(lèi)型的輻射源和輻射探測(cè)系統(tǒng)，以及各種輻射光譜儀、各種核醫(yī)學(xué)和工業(yè)成像系統(tǒng)、各種核測(cè)量和控制系統(tǒng)、以及各種遺傳變異技術(shù)。核技術(shù)在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。核裂變同時(shí)產(chǎn)生的核輻射雖然會(huì)危害人類(lèi)的健康，但是如果用量合適，卻會(huì)成為我們?nèi)祟?lèi)的助手。利用輻射進(jìn)行放射性療法以去除手術(shù)后殘余癌細(xì)胞、利用輻射改變動(dòng)植物的DNA，使遺傳發(fā)生變異，從而造出更有營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)更快的品種。這些對(duì)人類(lèi)的發(fā)展、解決全球人類(lèi)的溫飽問(wèn)題也有很大的幫助。學(xué)習(xí)好物理，就是為將來(lái)發(fā)展核電工業(yè)人才儲(chǔ)備提供基礎(chǔ)力量。只有腳踏實(shí)地穩(wěn)步學(xué)習(xí)研究物理學(xué)，再輻射其他相關(guān)學(xué)科，才能夠基礎(chǔ)穩(wěn)定的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)：

物理是研究萬(wàn)物的科學(xué)。不同物體與形式有著與之對(duì)應(yīng)的不同定律。在此基礎(chǔ)上物理學(xué)分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理等各個(gè)部分。物理包羅萬(wàn)象其中核物理就是物理學(xué)的一個(gè)分支。學(xué)好物理是未來(lái)一切的基礎(chǔ)，并且通過(guò)學(xué)習(xí)物理能夠培養(yǎng)自己的邏輯思維與想象力，因?yàn)楹朔磻?yīng)的反應(yīng)過(guò)程以及能量釋放過(guò)程其實(shí)都是微觀的，核反應(yīng)的內(nèi)部過(guò)程，更多的是需要發(fā)揮自己的想象力去想象，沒(méi)有邏輯思維能力與豐富的想象力是沒(méi)有辦法更好的把職業(yè)做到極致。因此物理是各種科學(xué)的根基，把握好物理就等于把握了未來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張躍.1932，核物理的分界年[J].現(xiàn)代物理知識(shí)，2017 （1）：62-68.

[2]楊衛(wèi)平.核物理研究在我國(guó)的主要發(fā)展動(dòng)向[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017 （8）：113-114.