"生物能的利弊"

生物能 生物能Bio-energy

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，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，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。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种植方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。

以生物质为载体的能量.生物界一切有生命的可以生长的有机物质,包括动植物和微生物.所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。

生物能具备下列优点:

(1)提供低硫燃料，

(2)提供廉价能源(于某些条件下)，

(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)，

(4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。

至于其缺点有:

(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物，

(2)单位土地面的有机物能量偏低，

(3)缺乏适合栽种植物的土地，

(4)有机物的水分偏多(50%～95%)

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。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，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。

生物能的开发和利用具有巨大的潜力。目前主要从三个方面研究开发：

一是建立以沼气为中心的农村新的能量，物质循环系统，使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来，解决燃料问题；

二是建立“能量林场”，“能量农场”，“海洋能量农场”。建立以植物为能源的发电厂。变“能源植物”为“能源作物”，如“石油树”，绿玉树，续随子；

三是种植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等，既有利于食品工业的发展，植物残渣又可以制造酒精以代替石油。 [编辑本段]我国发展生物能源产业潜力巨大发展生物能源产业必须具备资源条件、技术条件和体制条件。我国发展生物能源产业有着巨大的资源潜力。我国人口多，虽然可作为生物能源的粮食、油料资源很少，但是可作为生物能源的生物质资源有着巨大的潜力。如农作物秸秆尚有60%可用于能源用途，约合2.1亿吨标煤，有约40%的森林开采剩余物未加工利用，现有可供开发的生物质能源至少能达4.5亿吨标煤，同时还有约1.33亿公顷宜农宜林荒山荒地，可以用于发展能源农业和能源林业。发展生物能源产业，利用农林废弃物，开发宜林荒地，培育与生产生物能源资源，增加了农民的就业机会。

生 物 能 资 源

有机物的来源牲畜粪便:牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理(anaerobic treatment)，会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣(slurry)。若用小型厌氧消化糟(anaerobic digestor)，仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。 农作物残渣:农作物残渣遗留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能，因此，农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。 柴薪:至今仍为许多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求。不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减，需适当规划与植林方可解决这一问题。 制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言，如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潜力的生物能。制糖作物最大的优点，在於可直接发酵(fermentation)变成乙醇。 城市垃圾:一般城市垃圾主要成分纸屑（占40％）、纺织费料（占20%）和废弃食物（占20%）。将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体(Pyrolysis)处理而制成燃料使用。 城市污水:一般城市污水约含有0.02～0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥(sewage sludge)有望成为厌氧消化槽的主要原料。 水生植物:利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。 种植能源作物增加生物能，目前具有发展潜力的能源作物，包括： 快速成长作物树木糖与淀粉作物（供制造乙醇）含有碳氧化的合作物草本作物水生植物农林废料供应的能量是十分可观的。据Putnam氏的看法，将近全世界总消费量的20%，或约为木材贡献的四倍。在美国这些费料的热含量约为木材消费量的3.5 倍。但此等费料的收集、运输、及转变为可作商品的燃料要比现在石油产品的价格要高几倍呢。

能 量 转 化 过 程

[编辑本段]一、生化转化过程 ：1.厌氧消化 厌氧消化为一生化转化过程，依靠不需氧微生物将固体有机物转化成甲烷、二氧化碳、氢及其他产物，整个转化过程可分成三个步骤。首先将不可溶复合有机物转化成可溶化合物；然后可溶化合物再转化成短链（Short chain）酸与乙醇；最后,二步骤的产物再经各种厌氧菌（不需氧生物）转化成气体，一般最后的产物含有50～80%的甲烷，最典型产物为含65%的甲烷与35%的二氧化碳。其主要优点为可利用水分含量达90%的有机物，可小规模利用，淤渣能充当农作物的肥料。至于主要缺点为大量废水需适当处理，气体产品储藏费用高。

2.乙醇发酵 糖类作物发酵可制成乙醇。一般所谓的乙醇整批制程（batch　process），先将发酵物（糖类作物）稀释至糖分约为20%（重量），且酸化至Ph4～5，再加入酵母菌（约５％，），再将液体施以分留和精炼。一般2.5加伦糖或5.85 公斤糖（约　2184Kcal）可制造１加伦的乙醇（3.79升，21257Kcal），因此在整个发酵过程中几无能量损失。若使用淀粉作物（例如，玉米、大麦）做发酵物，必须先将淀粉转化成可发酵糖分，然后再进行发酵。可供发酵制造乙醇的作物，包括甘蔗、番薯,甜菜等。，由作物发酵生产乙醇的费用约为每公升0.34美元，其高生产成本是由于制程为整批式而非连续的，最终产物（乙醇）含有酵母需再精炼处理。这种产量不足以克服高度工业化的需求。现在美国的消费量将近30亿桶，以能含量计约为四十亿桶的酒精（酒精的热能约为汽油的70%）。在美国木材地区此等数字作比较，总计约为70万平方里（＝1.8百万平方公里），其三分之一－即约16亿亩－是有的卖的，且实际可用的约为35亿亩，我们认为，像美国这样的国家的燃料需求还不能由发酵酒精来克服。

二、热化学转化过程

1.热解： 热解也称为干馏（destructive distillation），指在缺氧条件下的加热作用。将有机物热解会产生气体、液体与固产物，大多数热解气体（pyrogas）的主要成分为H2、CO2、CO、CH4与少量碳氢化合物（例如，乙烷）；热解液体一般含有乙醇、醋酸、水或焦油（tars）等；至于热解固体残余物含有炭（例如，木炭）于灰分等。热解过程包括下列处理程序:原料粗碎，烘干粗碎原料，去除杂质，原料细碎，热解，冷产物，储存与分配产物。热解加热过程中，固态有机物一般于300℃以上开始进行热解，某些催化剂（例如，氯化洌┛山档腿冉夥从Φ钠鹗嘉露取４死嗳冉夥从Ψ浅８丛硬⑶也�锍煞殖Ｋ嫒冉庠�嫌敕从ψ刺�泻艽蟊浠��ǔ５臀掠刖徛�尤瓤刹��罅抗烫宀�铮��焖偌尤扔敫呶陆���隙嗥�宀�铮�僮魑露纫不嵊跋炱�宀�锏钠分省＜偃粢�肟掌�晕�秩忌眨��宀�镂锖�写罅康牡��说�煞纸�嵝纬裳趸�铮�蚨�档推�迦剂系娜群�俊?薪材热解作用一般指在大气压和200℃～600℃温度之间进行，在此状况下典型的产物包括：木炭　30～35% 有机液体　18～20% 气体　20% （产品重量相对与干燥源料的重量） 如果将薪材加热至1100℃ ，热解作用依然存在。在此状况下，大部分液体与固体分馏物将进一步分解，故有较多气体产物产生.。气化：有机物的气化是热化学反应将固体燃料转化成可燃气体。完全燃烧必须发生在有充分氧气的状况下，而有机物氧化作用则必须在氧气不足的状况下进行。氧化过程的主要反应为： C+ 02 CO　放热　C+H2O CO+H2　吸热 CO+ H2OCO2+H2　放热 C+2 H2 CH4　放热 最简单的氧化作用方式为空气氧化（air gasification），有机物在有限量空气之下进行不完全燃烧反应。空气氧化炉构造简单、价格便宜并且可靠性高，主要缺点在於所产生气体被空气中氮气所稀释，因此气体产物的热值低，经济效益不高。 2.液体燃料制造 直接液化　使用CO或H2作为还原剂，於高温高压下将有机物直接氧化，且均产生油状液体产物，其可再分馏而充当燃料使用。间接液化 将有机物间接液化的主要方法，采用合成气体制成原料。而最先发展的间接液化法是处理煤气液化。A.合成气体制成乙醇: 此过程在石化工业上应用极广，多用作乙醇制造。目前可行方法很多，其中最易的方法是将H2与CO在高温（约300℃）与高压（约　100Atm）下结合，并使用催化剂。反应方程式为：催化剂　CO+2 H2 ──CH3OH （合成气体）　（乙醇）　此法自薪材提炼乙醇，产率约为360公斤／吨薪材，能量转换效率约在30～40%之间。显然乙醇热含量（ 19.8GJ／吨）低于石油燃料（43.7GL／吨汽油），但其仍可用于发动汽、柴油机。B.Mobil法: 若利用Mobil法可将乙醇转化成高辛烷值汽油，因此可免修改引擎。此方法在试验室内己获证实，转换效率可达90% 。纽西兰目前正筹建一座日产量12500吨合成石油工厂，可将天然气转化为乙醇。C Fisher-Tropseh法: Fisher-Tropsch法利用催化剂将合成气体制成碳氢燃料。此法发明于1920年，而二次大战时盛行于德国，以制造合成燃料，今日南非利用此法以转换煤碳，但产物复杂,目前正研究寻求适当催化剂以使产物化单纯化。此法若改采用有机物做原料，则产物的硫含量较低。目前研究中之另一有机物间接液化法，是将热解气体制成合成石油，其未来发展潜力被看好。此技术称为「China lake process」，其采用先进的「快速热解」步骤，它比标准热解法可产制含较多币属烃（olefins）的气体产品。此气体产品再经压力聚合成高分子量碳氢化合物，经精炼后即可成为有用燃料。据估计总转换率有22%。

沼 气 利 用

沼气:有机物在厌氧条件下被微生物分解发酵生成的一种可燃性气体.有成生物气其主要可染成分时甲烷,含量占60%左右,此外,二氧化碳占40%左右,以及其他微量成分.沼气在农村有广泛的应用,探索出多种沼气利用技术:下面是几个应用例子:猪场粪便沼气发酵处理技术背景与意义。随着人们物质生活的日益改善和外向型农牧业的发展，我国畜禽养殖业集约化生产近十年来发展迅速，每个大中型畜禽场日排放粪水上百吨，严重危害城郊环境卫生，同时成为阻碍养殖业持续稳定发展的重要因素。猪粪水是一优质有机肥源，早先融合于传统农业生产中，进入良性生态循环，它又是一种良好的生物质能资源，通过沼气池发酵回收生物质能沼气，已为人们熟识，而且回收沼气的过程不仅能够保持粪水的肥料成份，还可以增进肥质的速效化和腐殖化。农业的集约化生产在显著提高效率和效益的同时，不幸伴随着大农业生产良性生态循环体系的肢解。集约化畜禽业生产与农业生产脱离，大量的粪水资源未经妥善处理而任意排放，而成为社会注目的公害，因此对集约化猪场粪便污水进行处理意义重大。技术猫述　技术原理：通过对集约化猪场粪水进行包括固液分离段、制肥段、厌氧两步消化段和好氧处理段在内的处理过程，实现猪粪水的综合处理，充分回收资源。技术关键：固液分离技术，厌氧消化过程，好氧物化处理。优缺点评价：(l)从资源回收、综合利用和产品商品化出发，优化组合相关的科学技术，不仅能获得较高的能源、生态和环境效益，而且可获得可观的经济效益。(2)因各工艺段的衔接点均设有缓冲环节，运行中能够充分承受猪场粪水水质、水量和 pH等的冲击，确保系统高产能运作和获取稳定的优异效果。技术指标及要求条件：日处理存栏6500-7000头的猪场全部粪水100-200吨旧，日产沼气约300立方米和商品化有机复合肥约1．5吨。主要设备：产酸池、调节池、物化滤池、接触氧化池、腐化塔、晒道、干燥房。养猪、产气、积肥多功能户用沼气池建设技术背景与意义。我国目前的农业生产形式主要以户为单位，大多数农户既经营种植业也经营养殖业，而户用沼气池以农户生产和生活中的废弃物作为发酵原料，制取沼气及多种厌氧消化产物，从而解决了农户生活用能，并满足生产中的某些需求，所以建设户用沼气池在我国具有良好的发展前景。本项技术旨在设计一种实用性强、便于管理的饲、气、肥多功能沼气及相应配套工艺。技术描述　技术原理：针对水压式沼气池进出料难，冬季产气率低和农村能源、饲料、肥料缺乏等问题并结合庭院经济的发展和卫生状况设计，冬季利用塑膜温室为沼气池和猪舍增温保温，使沼气池正常运转，猪安全越冬。夏季利用棚架种植瓜豆、葡萄，为猪舍遮荫，使猪舍冬暖夏凉。技术关键：池型结构，塑膜温室的建造，秸秆酸化和粗饲料预处理。优缺点评价：(1)投资少、见效快、实用性强，便于施工管理，综合效益好；(2)秸秆不直接人池，解决了沼气进出料难的问题；(3)除贮粪池外，其它设备均设在猪圈内，猪舍冬暖夏凉，实现了能源、饲料、肥料种植、养殖、环保多位一体的良性循环。技术指标及要求条件：(l)产气率： 0.3-O.5立方米／立方米·天；(2)用气时间：10-12个月；(3)酸化池容积 1立方米，粗饲料预处理池容积0.2立方米；(4)贮气罩容积：接日产气量的50％设计，其它参数接国标池要求设计。每间猪舍长4米，宽3米，四面墙体中空8-10厘米，填充保温材料(珍珠岩粉或蛭石)，前墙高90-100厘米，下留出水孔，后墙高180-190厘米，上部留一小窗，下留通风孔，中校高230厘米。圈后设走廊，宽70厘米，前墙拱架用竹木搭成，采光材料用普通白塑膜，夜间用草帘保温。猪舍地面南高北低，斜度5'，水泥混凝士浇注，厚3厘米。l1月底或12月初扣棚，4月初拆棚。夏秋为自然温度发酵，冬季在猪圈上建温室为沼气池增温保温。启动原料为牛马粪，启动后以猪粪为补料，配以人粪尿、秸秆酸化水、粗饲料浸泡酸液等，3-5年大换料一次。资金条件：全套设备一次投资1300元。主要设备：主池、秸秆酸化池、粗饲料预处理池、溢流管、进料口、贮气罩、厕所。使用沼气应注意哪能些安全问题：沼气是广大农村目前正大力推广使用折一种新能源，但由于沼气池是密封的，空气不流通，缺氧气，所以应严禁轻易入池，以防止中毒窒息。进料时，只能从进料口和活动盖口进料。确需下池换料、出料或维修沼气池时，须打开进出料口和活动盖，三天后方可下池。下池前，为防万一，可选取放一只鸡或鸭入内。观察数分钟，如发现池中鸡鸭出现窒息反应，则说明池内沼气多氧气少，千万不能入池。下池时，池上要有专人看护，下池的人可腰系绳子，如发生中毒窒息征兆，可及时拉出池外。另外，应特别注意不要放含磷高的原料（如菜籽饼、棉饼、磷肥等）入池，因这些原料在池内易产生剧毒气体，会导致人中毒死亡。二、防止池体爆炸。沼气如在沼气池内遇火燃烧，极易引起池体爆炸，因此，严禁在活动盖口和导气管口点火，否则易将火引入池内，使池内气体燃烧，引起爆炸。新建的沼气要在水泥达到强度以后才能进水试验。进水速度要慢，特别当水已封门时，不能用抽水机进水，以免进水速度过快，池内压力急速上升而胀破池体。另外，还应定期检查并排除输气管内的积水，否则积水过多，会使池内气压被积水阻隔，不能正常反应在压力表上，就有胀破池身的危险。 三、防止火灾烧伤。在用沼气煮饭炒菜时，要先擦燃火柴，再扭开沼气开关。如先扭开关后点火，沼气充满灶内，遇火易烧焦头发、眉毛，烧伤皮肤。在出料或维修沼气池时，千万不能点蜡烛、油灯等明火进池，只能用手电，池内切忌吸烟。在沼气池、导气管、输气管周围严禁烧火，特别不能让小孩在进出料间附近玩火，以免发生火灾。当闻到室内有臭鸡蛋味时，说明有沼气泄漏，应立即打开门窗，让室内空气流通。此时，绝不能在室内点火，要尽快关掉总开关，找到漏气设备的管理，如输气管因鼠咬或老化破裂，要及时进行更换。

热力学系统的热运动能量。广义地说，内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等等的总和 。由于在系统经历的热力学过程中，物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化，即分子的内禀能量（原子间相互作用能、原子内的能量、核能）保持不变，可作为常量扣除。因此，系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和，前者包括分子平动、转动、振动的动能（以及分子内原子振动的势能），后者是所有可能的分子对之间相互作用势能的总和。内能是态函数。真实气体的内能是温度和体积的函数。理想气体的分子间无相互作用，其内能只是温度的函数。

通过作功、传热，系统与外界交换能量，内能改变，其间的关系由热力学第一定律给出。

热能

热能又称热量、能量等，它是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动，以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。人体的热能来源于每天所吃的食物，但食物中不是所有营养素都能产生热能的，只有碳水化合物、脂肪蛋白质这三大营养素会产生热能。每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳（4千卡），脂肪每克为37.66千焦耳（9千卡），蛋白质每克为16.74千焦耳（4千卡） 热能的单位，常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量，就相当于4.184千焦耳的热能。单位换算如下： 1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡 热能的需要量指的是维持身体正常生理功能及日常活动所需的能量,如低于这个数量,将对身体产生不良影响。人体需要的能量也即包括基础代谢所需的能量、劳动活动所需的能量、消化食物所需的能量等三个方面。对于处在生长发育阶段的儿童青少年，由于身体的新陈代谢特别旺盛，对热能的需要量较高。一个人如果期热量摄入不足，就会使体内贮存的糖逐渐减少，到一程度时，就将开始动用脂肪，并消耗部分蛋白质，使肌肉和内脏萎缩、消瘦、乏力、体重减轻、变得"骨瘦如柴"，各种生理功能受到严重影响，甚至危及生命。在日常生活中，有些学生经常少吃或不吃早餐，由于体内热能不足，使得血糖降低，在上第二节课以后往往产生饥饿感，自觉手足无力，上课时思想不集中。这就是吃的食物不够，能量不足所造成的，日久还会影响生长发育。 但是，如果每天吃过多的糖果、甜食等，使食物的产热量超过需要量，那么多余的能量就会转化脂肪，积聚在皮下组织，使皮下脂肪增厚，体重超过正常范围，出出肥胖现象。并将成为成年期的高血压、糖尿病、心血管病等器质性疾病的先兆因子。 11．营养就是生长发育的"建筑材料" 生长是指细胞的繁殖、增大及细胞间质的增加，表现为全身各部分、各器官、各组织的大小、长短及重量的增加；发育是指身体各系统、各器官、各组织功能的完善。生长主要是量的变化，发育主要是质的变化。生长发育除产生体格方面的生理变化以外，还包括神经系统以及由此引起的心理素质的变化。影响生长发育的主要因素有遗传和营养、疾病、锻炼、生活水平、社会环境、气候因素等，其中营养因素占有十分重要地位。蛋白质、脂肪、糖类及维生素等七大营养素，对生长发育均起着极其重要的作用。例如，构成人体组织的基本单位是细胞，细胞的主要成分是蛋白质。新的组织细胞的构成，细胞的繁殖、增大及细胞间质的增多，都离不开蛋白质。又如碳水化合物、脂肪、鲺等营养素，也都是构成组织细胞的重要成分和生长发育的重要物质基础。 学生的身高、体重发育受膳食结构发生了很大变化，以致1935-1980年期间，日本儿童的生长发育水平来了个加速性提高。由于日本政府十分重视营养，从而使日本成为当今世界的经济强国和长寿之国。以致被世界从多学者概括为："一顿营养午餐即振兴了日本民族"。我国儿童青少年的生长发育水平，非常显著的为90年代高于60年代高于40年代。这也充分说明了营养因素对中国儿童青少年身高、体重的增长起到了明显的促进作用。 因此，不论是生长还是发育都少不了营养，营养既是决定生长发育潜在水平最终发挥行如何的重要因素，也是影响生长发育最为重要的"建筑材料"。

化学能

化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。像石油和煤的燃烧，炸药爆炸以及人吃的食物在体内发生化学变化时候所放出的能量，都属于化学能。化学能是指化合物的能量，根据能量恒定律，这种能量的变化与反应中热能的变化是大小相等、符号相反，参加反应的化合物中各原子重新排列而产生新的化合物时，将导致化学能的变化，产生放热或吸热效应。

生物能

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，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，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。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。

以生物质为载体的能量.生物界一切有生命的可以生长的有机物质,包括动植物和微生物.所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。

生物能具备下列优点:

(1)提供低硫燃料，

(2)提供廉价能源(于某些条件下)，

(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)，

(4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。

至于其缺点有:

(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物，

(2)单位土地面的有机物能量偏低，

(3)缺乏适合栽种植物的土地，

(4)有机物的水分偏多(50%～95%)

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。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，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。

生物能的开发和利用具有巨大的潜力。目前主要从三个方面研究开发：

一是建立以沼气为中心的农村新的能量，物质循环系统，使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来，解决燃料问题；

二是建立“能量林场”，“能量农场”，“海洋能量农场”。建立以植物为能源的发电厂。变“能源植物”为“能源作物”，如“石油树”，绿玉树，续随子；

三是种植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等，既有利于食品工业的发展，植物残渣又可以制造酒精以代替石油。

机械能

机械能是动能与势能的总和,势能分为重力势能和弹性势能.决定动能的是质量与速度,决定重力势能的是高度和质量决定弹性势能的是劲度系数与形变量.动能与势能可相互转化。 机械能只是动能与势能的和。 机械能是表示物体运动状态与高度的物理量。 机械能守恒指：物体动能与势能的变化量相等，也就是动能的增加与减少等于势能的减少与增加。

动能 风吹着帆船航行，空气对帆船做了功；急流的河水把石头冲

走，水对石头做了功；运动着的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木

块做了功．流动的空气和水，运动的钢球，它们能够做功，它们都具有能

量．空气、水、钢球是由于运动而能够做功的，它们具有的能量叫做动能．一

切运动的物体都具有动能．

动能的大小跟哪些因素有关呢？

实验 如图1—1 所示，让钢球从斜面上滚下，打到一个小木块上，

推动木块做功．让同一个钢球从不同高度滚下，看哪次木块被推得远．换

用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，看哪个钢球把木块推得远．

同一个钢球，原来的位置越高，滚到斜面下端时速度越大，把木块推

得越远．在滚下速度相同时，钢球的质量越大，把木块推得越远．

实验结果表明，钢球的质量越大，它运动的速度越大，把木块推得越

远，对木块做的功越多，表示钢球的动能越大．因此，运动物体的速度越

大，质量越大，动能就越大．

势能 人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入

地里（图l—2）．重锤是由于被举高而能够做功的，举高的物体具有的能

量叫重力势能．物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大．

■

图1—2 被举高的重锤具有重力势能．重锤的质量越大，被举得越高，

下落时做的功越多，表示重锤的重力势能越大．

射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去（图1—3）．被

压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起（图1—4）．弓和弹簧都是

由于发生弹性形变①而能够做功的，发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性

势能．物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．

机械能 动能和势能统称为机械能．一个物体可以既有动能，又有势

能，例如，飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具

有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能．机械能是最

常见的一种形式的能量．

前面说过，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大，因

此，能量的大小可以用做功的多少来衡量．动能、势能或机械能的单位跟

功的单位相同，也是焦耳．例如我们说在空中飞行的一个球的重力势能是

5 焦，动能是4 焦，球的机械能则为9 焦．

想想议议 举起的重锤落下时能把木桩打入地里，举高的重锤具有重

力势能．高山上有一块大石头，稳稳地在那里，它有没有重力势能？说一

说你的看法．

① 物体受到外力作用而发生的形状变化，叫做形变．如果外力撤消，物体能恢复原状，这种形变叫做弹性

形变．

机械能守恒首先由伽利略提出，他做出斜面实验，在斜面左端下滑的物体如果不受阻力作用它会运动到同样高度的另一端。

物质、能量与信息。

因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。

我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。

组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。

一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。

能源发展的里程碑 可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。

未来对能源的要求

有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。

未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。

而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。

除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。

u 能源的定义与源头

究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。

能源的源头

来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。

而能源是产生能量的源头。

人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。

在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。

太阳能

地球

来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。

与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

来自星球引力的能量 指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000万吨煤。

u 能源结构与储量

地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？

能源的种类

一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；

二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，

一次能源和二次能源 能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。

常规能源和新能源 其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

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）。

核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。

天然铀的成份

天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。

作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。

聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。

专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。

1.2 变脏的地球与干净的核电

本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？

u 能源的可持续发展

必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。

而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。

能源利用与环境的可持续发展

能源危机

目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。

今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。

能源供应危机 今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。

浓烟滚滚的火电厂

能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头

目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。

和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。

表1-1 世界CO2排放量统计（1995年）

国名

排放量（百万吨）

人均（吨/人）

百分比

美国

5228.52

19.88

23.7

中国

3006.77

2.51

13.6

俄罗斯

1547.89

10.44

7.0

日本

1150.94

9.17

5.2

德国

884.41

10.83

4.0

印度

803.00

0.86

3.6

英国

564.84

9.64

2.6

u 核能是可持续发展的能源

现在我们面临着能源危机和全球变暖的危机，因为我们现在所使用的煤矿资源和化石能源都属于不可再生资源，在短期内没办法大规模产生，所以在未来有可能会使用完，而且现在因为二氧化碳排放等因素，全球变暖也在发生，植物有助于解决能源危机和改善全球变暖，这是因为一方面植物可以吸收二氧化碳，另外一方面，植物有生物质能，而且有的植物元素甚至跟石油元素很接近，接下来跟大家具体说明。1、植物能够吸收二氧化碳，所以有利于改善全球变暖。

如果全球变暖，那我们的温度就会上升，特别是在南极和北极，会导致很多冰川融化，甚至会释放病毒，所以后果不堪设想，因此我们必须改善全球变暖的情况，外国的研究人员称我们现在可以种植1万亿棵树，这些树在几十年里可以从大气中吸收约7,500亿吨的二氧化碳，极大的减少对温室效应的影响，这相当于人类过去25年排放的碳污染的总和，所以如果我们通过植树种草，也能够改善全球变暖。2、植物还能够帮助解决能源危机。

我们现在所使用的煤矿资源和石油资源，本质上都是很早之前的生物资源，包括生物质能，而植物本身就有生物质能，所以可以用作能源，另外科学家发现，有些植物中所含的元素跟石油的元素非常接近，在未来，随着科技的进步，有可能可以通过提取植物中的元素来制作石油，所以有利于解决能源危机。总而言之，植物确实有助于解决能源危机和改善全球变暖，植物可以吸收二氧化碳，所以可以改善全球变暖，植物还有一些神奇的元素，所以有利于改善能源危机，因此我们在日常生活中可以多植树种草。

常规能源为技术上比较成熟，已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的能源。例如煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等。

新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。为目前尚未被人类大规模利用，还有待进一步研究试验与开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

所谓新能源，是相对而言的。现在的常规能源在过去也曾是新能源，今天的新能源将来也会成为常规能源。

可再生能源是指人们在自然界中能有规律地得到补充和不断再生的能源。 新能源中大多属于可再生能源。通过以上分析，可见新能源和可再生能源是人类社会资源的重要组成部分，也是未来能源的基础，它是取之不尽、用之不竭的可再生的洁净能源，有着广阔前景。它们主要有以下几种:

（一）太阳能：太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，即太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于500万吨标准煤。

（二）风能：风是地球上的一种自然现象，是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。据有关资料推算，全球的风能资源比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。目前，风力发电不到全世界发电总量的1％，预计到2020年它将可提供世界电力需求的10％。

（三）地热能：地热是指地壳内岩石和流体(液、气相)中能被经济合理地开发出来的热能，可分为蒸气型、热水型、地压型、干热型和岩浆型五种。地热资源开发的对象是热能，其中以热水形式存在的地热是至今利用价值较高的替代绿色能源之一。它集热能、水资源为一体，可用来发电，亦可直接用于供暖、洗浴、医疗保健、休闲疗养、养殖、农业种养殖、纺织印染、食品加工等产业。

（四）小水电：水能是指人们利用河流流水下落所产生的能量。将水能转换为电能，则称为水电，它是一种可再生的清洁能源。据资料估计，世界水电可开发资源大约为22亿~4亿千瓦，其中小水电(<10MW)可开发资源约为1.2亿

~1.44亿千瓦。关于小水电的定义，世界各国是不统一的，也是不断变化的。如有的以10MW为小水电，有的可到25MW，我国则可达到50MW。

现代社会中，除了煤炭、石油、天然气、水力资源外，还有许多可利用的能源，如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等，但是由于技术问题和开发成本等因素，这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用；而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源，同各种化石能源相比起来，核能对环境和人类健康的危害更小，这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。开发利用核能、发展核电是实现人类社会和经济可持续发展的必然选择，清洁、高效的核能有着广阔的发展前景。 一、 能源危机与发展核能的必然性

由于人类对化石能源的大规模开发利用，可供开采的化石能源日益衰竭，在世界一次能源供应中约占87.7% , 其中石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。非化石能源和可再生能源虽然发展迅猛、增长很快, 但仍保持较低的比例, 约为12.3%。根据《2004年BP 世界能源统计》, 截止到2003年底, 全世界剩余石油探明可采储量为1565.8亿吨, 2003年世界石油产量为36.79亿吨, 即可供开采年限大约42 年。煤炭剩余可采储量为9844.5 亿吨, 可供192 年，天然气剩余可采储量为175.78 万亿立方米, 可供67 年。化石燃料在使用过程中也造成了严重的环境污染，温室效应、酸雨和全球气候变暖等全球性的环境问题不断加剧，资源危机和环境危机使人类文明的可持续发展受到制约和挑战。

在已知的可再生新能源中，由于技术上的困难和经济性等因素，已开发的太阳能、风能、沼气等均未能大规模利用，只有水电资源已大规模开发利用，尽管尚可继续开发，但仅靠水电资源难以满足经济和社会发展的需求，由此看来 ，要使可再生能源达到全面应用并足以支持经济持续发展的水平，还需要相当一段进一步开发的时期。由于新的可再生清洁能源目前面临技术和成本的问题，只有核能是一种既清洁、又安全可靠且经济上具竞争力的最现实的替代能源。 由于使用核能发电已使世界二氧化碳的排放减少了8%。所以在未来相当一段时期内，发展利用核能将成为21世纪人类应对能源危机和实现经济可持续发展的必然选择。

二、核能的发展历程与开发利用现状

1、核能发展的简单历程。

人类对核能的现实利用始于战争。核能的战争用途在于通过原子弹的巨大威力损坏敌方人员和物资, 达到制胜或结束战争的目的, 目前人类对核能的开发利用主要是发展核电, 相对与其他能源, 核能具有明显的优势。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代，1954年，前苏联建成电功率为5000kW 的实验性核电站；1957年，美国建成电功率为9万kW 的希平港原型核电站；这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。20世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展，目前世界上商业运行的四百多座核电机组大部分是在这段时期建成的，称为第二代核电机组。第三代核电设计开始于20世纪80年代， 第三代核电站按照URD或EUR 文件或IAEA 推荐的新的安全法规设计，但其核电机组的能源转换系统（将核能转换为电能的系统）仍大量采用了第二代的成熟技术，预计一般能在2010年前进行商用建造。从核电发达国家的动向来看，第三代核电是当今国际上核电发展的主流。

2、世界核能的利用现状与核电的发展。

随着国际能源价格的进一步飙升, 2000年以来发达国家正在转变其原有的核电发展态度, 调整原有的核电发展计划。美国2005年通过能源政策法, 联邦政府开始积极鼓励建设新的反应堆。英国政府在2008年2月宣布将投巨资发展核电,在2020年以前, 新建反应堆6个, 使英国的电力供应提高18%。据国际原子能机构预测, 到2030年, 全球核电所占份额将增加到27%。正在崛起的发展中国家能源需求旺盛, 其核能增长最快, 1999到2020年间将增长417% , 尤其是发展中的亚洲, 据世界原子能机构的统计, 未来65座正在兴建或正在立项的核电站中, 2/3分布在亚洲各国。中国目前运行核电机组11个,核电比例为119 % , 核电装机容量900万千瓦, 计划到2020年提高到4000万千瓦。印度运行核电机组17个, 核电比例为216% , 计划到2020年增加20至30个新核电机组，所以目前核电的扩展以及近期和远期的发展前景仍集中在亚洲，亚洲地区尤其是发展中国家发展核电的势头强劲。

3 、核能的利用对环境造成的影响。

虽然核能具有来源丰富、安全、清洁、高效等明显的优点，但是核能仍然可能对环境造成严重的污染，对人类社会和经济的可持续发展造成重大损害。核能的利用对环境造成的污染主要是放射性污染。核能利用上的任何疏忽、无知、差错，其结果并不亚于爆发一场小型核战争，有时甚至遗患无穷，给人类的生活乃至生存，投下可怕的阴影。目前核阴云主要来自核废料的严重污染，使用核能所产生的核废料会产生危险的辐射，并且影响会持续数千年。当前对环境造成污染的放射性核素大多来自核电站排放的废物，核电可能产生的放射性废物主要是放射性废水、放射性废弃和放射性固体废物。1座100万KW的核电站1年卸出的泛燃料约为25t，其中主要成分是少量未燃烧的铀、核反应后的生成物——钚等放射性核素，核废料中的放射性元素经过一段时间后会衰变成非放射性元素。此外，还有铀矿资源的开发问题，由于铀矿资源的开发造成的废弃、废水、废渣等污染也不可忽视，对铀尾矿也必须进行妥善处理，如果处理不好，将会覆盖农田、污染水体，甚至对自然和社会都造成严重影响。只有加强核安全和辐射安全的管理，处理好放射性核废料，合理科学地利用核能，才能保证核能安全的开发利用。 解决21 世纪初人类面临发展的能源瓶颈, 传统能源存量不足, 效率低, 污染大。目前的核能、水能、燃气能中核能优势明显, 核电具有资源丰富、高效、清洁而安全的相对优势, 水电资源的开发取决于长远生态影响的评估和科学论证, 燃气能受制于资源的存量, 其他可再生新型能源如风能、生物质能特别是太阳能由于成本高、效率低, 短期内难以成为能源供应主力, 因此未来核电将会不断发展以缓解人类能源需求的燃眉之急，并能更好地保护环境和促进人类利益