第19章 工業動力及材料科技(2)(1 / 3)

六、核能

核能也叫原子能,是核結構發生變化時放出的能量。質子、中子依靠強大的核力緊密結合在一起,一旦使原子核分裂或聚合,就能釋放出巨大的能量,這就是核能。核能是能源家族的新成員,它包括核裂變能和核聚變能兩種主要形式。

裂變,是核物理中把重核分裂成質量較小的核,釋放出核能的反應。裂變能是重金屬元素的原子核通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商業化。因為裂變反應需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限製了裂變能的發展。

聚變,是另一種核能形式,是目前尚未實現商業化的核能。核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了50億年,氘在地球的海水中蘊藏量非常豐富。因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國,尤其是發達國家不遺餘力,競相研究、開發聚變能的原因所在。

當人類開始學會利用火的時侯起,就已經能主動利用能源。自那時起,能源的使用已經變成人類進步不可或缺的基本要素和人類文明程度的一種標誌。

1939年,德國科學家奧托·哈恩發現了元素鈾的同位素235U原子核在中子的轟擊下可以發生核裂變並同時放出能量,很多重核同位素,如233U、239Pu等,都能產生核裂變反應。而核裂變反應放出的能量比化學反應大的多,這預示了核能利用的前景。

除了235U等裂變可以釋放出核能外,氫的同位素,如氚(3H)的原子核在一定條件下也可以聚合成氦(He)原子核,同時釋放出能量,這也是核能的一種形式。我們通常將核裂變反應放出的核能稱為“裂變能”,而核聚變反應放出的核能稱為“聚變能”。

核能首先被應用到了軍事領域,如原子彈和核潛艇等。不幸的是,1945年美國投放到日本廣島和長崎市的原子彈造成了巨大的人員傷亡和物質毀壞,這是導致許多人畏核與反核的重要原因之一。

核汙染是指由於各種原因產生的核泄漏甚至爆炸而引起的放射性汙染。其危害範圍大,x,tN圍生物破壞極為嚴重,且持續時期長,事後處理危險複雜。

1986年4月26日,蘇聯切爾諾貝利核電站發生核泄漏事故,爆炸時泄漏的核燃料濃度高達60%,且直至事故發生10晝夜後反應堆才被封存,放射性元素一直超量釋放。事故發生3天後,附近的居民才被匆匆撤走,但這3天的時間已使很多人飽受了放射性物質的汙染。

由於這次事故,核電站周圍30千米範圍內被劃為隔離區,附近的居民被疏散,莊稼被全部掩埋,周圍7千米內的樹木都逐漸死亡。在日後長達半個世紀的時間裏,10千米範圍以內將不能耕作、放牧;10年內100千米範圍內被禁止生產牛奶。

切爾諾貝利核電站最終被關閉,不僅如此,由於放射性煙塵的擴散,整個歐洲也都被籠罩在核汙染的陰影中。臨近國家檢測到超常的放射性塵埃,致使糧食、蔬菜、奶製品的生產都遭受了巨大的損失。核汙染給人們帶來的精神上、心理上的不安和恐瞑更是無法統計。

七、晶瑩剔透的玻璃

玻璃是由熔體過冷所得,並因黏度逐漸增大而具有固體機械性質的無定型物體。

玻璃製造在很早以前就已存在,譬如在埃及的古墓中發現4000年前玻璃製的護身符及裝飾品,以及2000年前的日用玻璃器皿,但其形狀及體積都受到限製,而且不普遍。

約在1世紀時,東方製造的精細花瓶及玻璃器皿盛行於羅馬帝國。窗玻璃也是在這段時間問世。但是並不是完全透明無色的,因在製造時滲入了雜質而變成淡藍或淡綠色。

當羅馬帝國崩潰後,歐洲的玻璃製造技術也隨著退步。威尼斯的玻璃製造是始於10世紀,而到13世紀時其製品就大放異彩,他們精湛的技術相傳是由於和東方文化接觸或是修道院遺留下來的古老技術。這種技術由威尼斯的工人將其發揚光大,並嚴密保存,防止技術流傳到其他國家。

在1547年更頒布法令,凡技術工匠到國外工作而不回來者,其近親將會下獄,同時本人也會遭到殺害。雖然如此,玻璃製造技術仍是逐漸流傳到意大利、法國及中歐等地方。同時這些國家也發展出自己的傳統技巧,有雜質的綠色玻璃最被廣泛使用。

從15世紀開始,威尼斯的玻璃製品暢銷整個歐洲,如花瓶、杯子、酒杯等。有些有燦爛的顏色,有些是晶瑩剔透。同時也生產了一些歐洲宮廷使用的昂貴鏡子。這項工業為威尼斯帶來巨大的財富。