科技前沿 本期话题： 清洁能源 编辑： 谢震 刘昊景 2014年2月第四期 总10期 1

目录 采访 附页1-2 生物质能 P15-18 卷首语 P3 氢能 P19-20 传统能源的弊端 P4 清洁煤 P21-23 采访 附页1-2 生物质能 P15-18 卷首语 P3 氢能 P19-20 传统能源的弊端 P4 清洁煤 P21-23 清洁能能源简介 P5 风能 P24-26 太阳能 P6-8 海洋能源 P27-37 飞轮储能 P38-42 地热能 P9-11 科技辩论 P43-48 生物能 P12-14 2014年2月第四期 总10期

大家对清洁能源有什么了解呢？ 为此我们随机采访了过路群众，同学，老师。 附页1 看来大家都不太了解清洁能源呢。 2014年2月第四期 总10期 附页1

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卷首语 3 今天，就由我来向大家介绍清洁能源。 近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少外，更严重的是科学研究发现，石化能源在使用后产生的二氧化碳气体作为温室效应气体排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考。 不少国家的能源战略都有一个明显的政策导向——鼓励开发新能源，这既是国际市场上石油等传统能源产品价格高昂压力所致（非常时期除外），也是人类可持续发展的客观需要。 2014年2月第四期 总10期 3

传统能源的弊端 4 传统能源还引发了一系列的环境问题 资源日渐减少。在当今的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。1997年世界一次能源消费总量为121.56亿，随着经济的发展、人口的增加、社会生活的提高，预计未来世界能源消费量将以每年2.7%的速度增长，到2020年世界的能源消费总量将达到195亿tce（1个tce相当于 293亿焦耳 ）。截至1996年末，世界石油、天然气和煤炭的可采储量为1.3万亿tce，尽管今后还可能有新的储量被发现，但按目前的世界能源探明储量和消费量计，这些能源资源仅可供全世界大约消费172年。根据目前国际上通行的能源预测，石油资源将在40年内枯竭，天然气资源将在60年内用光，煤炭资源也只能使用220年 。 2014年2月第四期 总10期 4

清洁能源简介 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准 清洁能源，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。 2014年2月第四期 总10期 5

话说太阳能 太阳能简介 从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气膨胀做功而抽水的机器开始，人类将太阳能作为一种能源和动力直接加以利用，已有300多年的历史了。在我国，太阳能作为一种新兴的清洁能源，对它的研究利用起步较晚。但由于太阳能具有的多种优势，加上国家的扶持政策，在我国已经形成了初步的太阳能产业链，并呈现出良好的发展前景。 太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。 2014年2月第四期 总10期 6

太阳能的优缺点 原理 7 太阳能概述：收集日光能量，利用光能直接发电或加热液体来驱动涡轮。 太阳能优点：无限可再生和零排放能源，无噪音，对当地环境没有影响。 太阳能缺点：和风力一样存在间歇性特点。目前的光电转换设计复杂，广泛使用需要大量化学药品 原理 太阳能发电是利用光生伏特效应——假设光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起，致使发作电子－空穴对。界面层临近的电子和空穴在复合之前，将经由空间电荷的电场结果被相互分别。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。经由界面层的电荷分别，将在P区和N区之间发作一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。经由光照在界面层发作的电子－空穴对越多，电流越大。界面层接纳的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中组成的电流也越大。 2014年2月第四期 总10期 7

——太阳能板构造 太阳能原理图—— 2014年2月第四期 总10期 8

什么是地热能？ 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。 地热能是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。其储量比目前人们所利用能量的总量多很多，大部分集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。它不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能是可再生的。 2014年2月第四期 总10期 9

哪里有地热能资源？ 世界地热资源主要分布于以下5个地热带： 世界地热资源主要分布于以下5个地热带： 　 　 ①环太平洋地热带。世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界，即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利，从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。世界许多地热田都位于这个地热带，如美国的盖瑟斯地热田，墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。 　　 ②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界，从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国西藏的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。 　 ③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位，包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。 　　 ④红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带。包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。 　 　 ⑤其他地热区。除板块边界形成的地热带外，在板块内部靠近边界的部位，在一定的地质条件下也有高热流区，可以蕴藏一些中低温地热，如中亚、东欧地区的一些地热田和中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。 2014年2月第四期 总10期 10

——地热能发电厂模型 地热发电原理图—— 2014年2月第四期 总10期 11

生物能 是以生物为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料 。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达 2x1011t ，含能量达 3x1021j。 2014年2月第四期 总10期 12

生物能优缺点 优点 ⑴提供低硫燃料， ⑵提供廉价能源（于某些条件下）， ⑶将有机物转化成燃料可减少环境公害（例如，垃圾燃料）， ⑷与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 缺点 ⑴植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物， ⑵单位土地面的有机物能量偏低， ⑶缺乏适合栽种植物的土地， ⑷有机物的水分偏多（50%～95%) 2014年2月第四期 总10期 13

生物能发电机结构图—— ——大规模生物能发电厂 2014年2月第四期 总10期 14

和我们一起探究神秘的生物质能吧 15 最近在网上看到“生物质能”这个词，那么生物能与生物质能是同一种能源吗？ 虽然两种能源名字上仅一字之差，但分别指的是两种能源哦。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。 和我们一起探究神秘的生物质能吧 2014年2月第四期 总10期 15

要了解生物质能，当然得先弄清楚：这生物质到底是何物 所谓生物质就是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。 2014年2月第四期 总10期 16

沼气资源 固体废物资源 畜禽粪便资源 污水资源 林业资源 农业资源 17 生物质能可是个大家族！依据燃料的来源，生物质能可以分为以下六大类。 沼气资源是由生物质能转换的一种可燃气体。沼气是一种混合物，主要成分是甲烷。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。 固体废物资源 固体废物生物质资源主要是由城镇居民生活垃圾垃圾和少量建筑业垃圾等构成。 畜禽粪便资源 畜禽粪便资源是指畜禽排泄物，它是其他形态生物质的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。 污水资源 污水资源主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如盥洗排水、厨房排水、粪便污水等构成。 林业资源 林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的生物质能零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等。 农业资源 农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)、农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆。 2014年2月第四期 总10期 17

那当然是沼气喽！ 那么，现在应用最普遍的是哪种生物质能呢？ 沼气知多少 沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并在适宜的温度、PH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，并且是可再生能源。 2014年2月第四期 总10期 18

我们再来说说氢能吧！ 这个我知道！现在不是有种氢能汽车嘛！ 氢能简介 氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米，氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。液态氢可以作为火箭燃料，因为氢的液化温度在－253℃。 2014年2月第四期 总10期 19

氢能原理 氢能还有不少优点呢！ 氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。 优点 氢能不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停，这对于电网运行是有利的，在电网低负荷的，可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰时发电用；同时氢能发电后生成物只有水,不会对环境造成任何污染。 2014年2月第四期 总10期 20

21 接下来，我再给大家讲讲清洁煤 为什么要有清洁煤？ · 为什么要有清洁煤 · 为什么要有清洁煤 随着煤价的持续飙升，研究人员加快了对清洁能源的研究步伐，努力寻找将黑色的脏能源――煤，转化为绿色清洁燃料的方法。要实现煤炭向绿色能源的转化，研究人员还需要解决零碳排放技术问题，这是清洁煤的一个长期目标。 2014年2月第四期 总10期 21

煤炭的二氧化碳危机 燃煤产生的二氧化碳是一种重要的温室气体，被认为是气候变暖的罪魁祸首。研究人员正在探索解决的方法——就是要将煤转化电能，实现二氧化碳零排放。 然而如何要实现这一目标需要解决许多技术问题。需要将煤炭中的硫、铁、石英、硅以及其它一些物质分离出来。近年来，研究人员在这方面取得了很多进展。例如，现在技术能够将将燃煤排放物脱硫98%，这已经不是什么困难，问题是即使提取出这些矿物质，燃煤仍然会产生大量的二氧化碳 2014年2月第四期 总10期 22

零碳排放技术 清洁煤二氧化碳危机 燃煤产生的二氧化碳是一种重要的温室气体，被认为是气候变暖的罪魁祸首。研究人员正在探索解决的方法——就是要将煤转化电能，实现二氧化碳零排放。 然而如何要实现这一目标需要解决许多技术问题。需要将煤炭中的硫、铁、石英、硅以及其它一些物质分离出来。近年来，研究人员在这方面取得了很多进展。例如，现在技术能够将将燃煤排放物脱硫98%，这已经不是什么困难，问题是即使提取出这些矿物质，燃煤仍然会产生大量的二氧化碳。 2014年2月第四期 总10期 23

有奖竞猜！把海流发电的装置安在陆地上，就变成了什么？ 风能的简介 风能(wind energy)是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，属于可再生能源（包括水能，生物能等）。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以此产生电力 风能原理 哈哈！这可难不倒我！那就是风能 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 2014年2月第四期 总10期 24

风能发电的原理 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 2014年2月第四期 总10期 25

风能发电的优缺点 优点： （1）风能一种用之不竭、储量丰富、没有污染的再生能源；（2）建造风力发电场价格比水电站、火力发电厂以及核电站的建造费用低得多；（3）不需要常规燃料或核电站所需的核材料，即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗；（4）风力发电和其他发电方式相比，它的建设周期一般很短，而且安装1台投产1台，装机规模灵活，可根据资金多少来确定，为筹集资金带来便利；（5）风力发电运行简单，可完全做到无人值守；（6）风力发电实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风力发电场约7%的土地，其余场地仍可供其他产业使用。对地形要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地均可建设。 缺点： 1、噪声，视觉污染; 2、占用大片土地; 3、不稳定，不可控; 4、目前成本仍然很高。 5、影响鸟类。 2014年2月第四期 总10期 26

介绍了那么多的路上能源，现在让我们把目光转向广阔的海洋 浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”，永远不会枯竭，也不会造成任何污染。 2014年2月第四期 总10期 27

28 海面上波涛汹涌，要是能利用海浪来发电，那该有多好啊！ 其实现在已经有利用波浪发电的技术了 博士，别卖关子了，快给我们介绍介绍，我都迫不及待了 2014年2月第四期 总10期 28

因为是利用波浪发电，所以这项技术叫波浪能 话说波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述。 那么，波浪能发电的原理又是什么呢 2014年2月第四期 总10期 29

波浪发电原理 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)，然后再转换成电能。 这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。 2014年2月第四期 总10期 30

当然有了，还有潮汐能、 海流能。我们就先说潮汐能吧 除了波浪能还有什么是利用大海发电的技术？ 潮汐能简介 因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。 2014年2月第四期 总10期 31

那潮汐能有什么意义吗？ 意义 发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。 2014年2月第四期 总10期 32

原理 你知道潮汐能的原理吗？ 潮汐发电的主要的原理是利用天体引潮力导致海水发生水平流动的动能来制造电能。 33 2014年2月第四期 总10期 33

图说潮汐能 2014年2月第四期 总10期 34

现在我们说说海流能吧 海流能简介 海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。 2014年2月第四期 总10期 35

海流能的发电原理和风能差不到哦！ 海流能原理 海流能主要发电原理，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍，且必须放置于水下，故海流发电存在着一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外，海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底，也可以安装于浮体的底部，而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。 2014年2月第四期 总10期 36

图说海流能 2014年2月第四期 总10期 37

大多数都是直接接入电网，要说储存吗，这里就要介绍一个新的技术了——飞轮储能。 生产能源之后我们要怎么储存呢？ 大多数都是直接接入电网，要说储存吗，这里就要介绍一个新的技术了——飞轮储能。 2014年2月第四期 总10期 38

什么是飞轮储能？ 飞轮储能 飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。 2014年2月第四期 总10期 39

飞轮储能机器的组成结构 飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统三个部分构成。另外还有一些支持系统， 如真空、深冷、外壳和控制系统。 转子系统 飞轮转动时动能与飞轮的转动惯量成正比。而飞轮的转动惯量又正比于飞轮的直径和飞轮的质量。当过于庞大、沉重的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。因此，用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的。 2014年2月第四期 总10期 40

结构（2） 轴承系统 41 支撑转子的轴承，支撑转子运动，降低摩擦阻力，使整个装置则以最小损耗运行。 转换能量系统。 飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。 飞轮储能器中没有任何化学活性物质，也没有任何化学反应发生。旋转时的飞轮是纯粹的机械运动，飞轮在转动时的动能为：E =1/2Jω^2 式中： J为飞轮的转动惯量 ω为飞轮旋转的角速度. 2014年2月第四期 总10期 41

技术特点 飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、高功率密度、长寿命、充放电次数无限以及无污染等特性。飞轮储能的能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。适用于电网调频和电能质量保障。 发展前景 飞轮储能的研究主要着力于研发提高能量密度的复合材料技术和超导磁悬浮技术。其中超导磁悬浮是降低损耗的主要方法，而复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。截止2012年我国还没有100千瓦、1万转以上的飞轮储能电机。 2014年2月第四期 总10期 42

43 又到了我们科技辩论的环节。 这次的主题是什么呢，博士？ 哈哈！小c你可真着急！这次的主题是：核能算不算清洁能源？ 2014年2月第四期 总10期 43

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。 核能可以用很少的燃料产生巨大的能量。 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。 但如果核能使用不当也会造成很严重的后果！我们就来看几个例子。 2014年2月第四期 总10期 44

核能简介 核能是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外，其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。 核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所需要的燃料体积比火力电厂少得多。 2014年2月第四期 总10期 45

鬼城——切尔诺贝利 前苏联的乌克兰共和国切尔诺贝利核能发电厂（原本以列宁的名字来命名）4号反应堆发生严重泄漏及爆炸事故，大约有1650平方千米的土地被辐射。后续的爆炸引发了大火并散发出大量高辐射物质到大气层中，涵盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是广岛原子弹的400倍以上。事故导致30人当场死亡，上万人由于放射性物质的长期影响而致命或患的重病，至今仍有被放射影响而导致畸形胎儿的出生。 2014年2月第四期 总10期 46

福岛——地震最大的受害者 2011年3月，里氏9.0级地震导致福岛县两座核电站反应堆发生故障，其中第一核电站中一座反应堆在地震后发生异常导致核蒸汽泄漏。于3月12日发生小规模爆炸，或因氢气爆炸所致。有业内人士表示，福岛核电站是一个技术上现在已经没人用的单层循环沸水堆，冷却水直接引入海水，安全性本来就没有太大指望。沸水产生的蒸性物质。对于日本这一个地震频繁的地区，使用这样的结构非常不合理。3月14日地震后发生爆炸。在爆炸后，辐射性物质进入风中，通过风传播到中国大陆，台湾，俄罗斯等一些地区。 2014年2月第四期 总10期 47

博士，那么核能到底是不是清洁能源呢？一方面核能可以以极少的燃料生产能源，但另一方面如果核电站泄露那么后果也不堪设想! 这个嘛……大家各有各的看法。各位读者关于核能你有什么独到的见解吗？如果有你可联系我们哦！ 2014年2月第四期 总10期 48

那是地球，一个生命的摇篮，我们唯一的家园， 最后我们给大家带来一首诗 广袤无垠的宇宙， 挂着一个美丽的星球， 那是地球，一个蔚蓝的星球，我们的家园， 那是地球，一个生命的摇篮，我们唯一的家园， 那是地球，让我们生生不息繁衍世世代代， 她一直在给予却从未获得过什么… 传统能源曾经带给我们辉煌， 曾经让我们创造了无数的奇迹。 但时代在变， 在辉煌的同时灾难正在发生， 创造奇迹的同时毁灭正在降临… 我们的母亲——地球， 她已伤痕累累… 清洁能源现在或许还不够成熟，但是我相信，清洁能源会在不久的将来替代传统能源，开启一个更伟大，更辉煌的时代！ 2014年2月第四期 总10期 49

本期完 感谢读者们订阅我们的“科技前沿”，敬请期待下一期 2014年2月第四期 总10期

和我们一起做科技潮人吧！ 编辑：谢震 刘昊景 国际标准刊号： ISTN-7-5843-2729-6 国内统一刊号： CN 00-16237 邮发代号:5-139 国内外公开发行 出版日期： 2014年2月28日 定 价：15元 编辑：谢震 刘昊景