煤的时代
能源结构的变迁 历史上,伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用,世界的能源消费结构经历了数次变革 。18世纪的以煤炭替代柴薪,到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位 。20世纪20年代,随着石油资源的发现与石油工业的发展 , 世界能源结构发生了第二次转变,即从煤炭转向石油与天然气,到20世纪60年代,石油与天然气已逐渐称为主导能源,动摇了煤炭的主宰地位 。但是,20世纪70年代以来两次石油危机的爆发 , 开始动摇了石油在能源中的支配地位 。以此同时,大部分化学能源的储量日益减少,并伴随着许多环境污染问题 。
而人类对能源的需求却在与日俱增 。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加 。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍 。
于是,20世纪末,能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变 。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一 。
化学能的储存量 煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计 , 世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年 。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年 。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年 。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了,且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力 那么水能呢?我们知道,水力是可以长期开发利用的 。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题 。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军 。新能源中 , 太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用 。其它新能源也是如此 。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制,如风能、潮汐能、地热能等等 。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种 。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成 。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应 。氘和氚都是氢原子的同位素 。氘天然存在,而氚极少 , 必须由人工生成(如由锂制造) 。
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