正文 第四十一章 智能自動化技術的展望(三)(2 / 3)

太陽能技術比較發達的國家是瑞士聯邦,它有一個龐大的利用太陽能發展規劃,打算到2000年時,安裝總功率達220兆瓦的太陽能發電裝皆,這個規劃的第一期工程已經完成,許多地區開始使用太陽能電源供電。

隨著相關高技術的發展,太陽能的開發利用將不斷得到發展。例如,超導材料進一步擴大實用後,製成大容量太陽能蓄電裝置,可以長時間、無損耗地大量貯存太陽能,因而必將使太陽能利用得到更快發展;半導體薄膜材料砷化镓,正在計算機領域裏作為速度最快的芯片材料向矽進行挑戰。砷化镓具有高度的吸收性和最佳理論效率,用它製成的單結電池,在太陽光彙集的條件下效率可達39。名。主要缺點是成本高。一些專家認為,如在今後100—200年內,太陽能的利用在技術上取得重大突破的話,它將有可能取代石化能源而成為主要能源。

1.最有爭議而最有前途的核能

由於二次大戰末期美國使用了綽號為“小男孩”、“胖子”兩顆原子彈,在日本廣島、長崎造成的災難;近年來原蘇聯切爾諾貝利、美國三裏島等核電站事故的發生,使人們一講到核能就談虎色變。因而,長期以來“核電”成為舉世矚目的爭議問題。但是,在能源危機和核電技術不斷發展的兩重脅迫下,核能的技術成就在困惑中傲然成長並受到國際公認。專家們汄為,核能的開發、利用是本世紀科技發展的重大成果,是解決人類能源危機的最有希望的手段之一。並認為,未來世界的主要能源將是以核能取代石油。

經過40年的發展,核能,特別是核電在各國的電力工業中已占有重要的地位。據1991年6月3日美國《時代》周刊報道,“現在全世界有26個國家利用核能源,共438座核發電廠在運轉。”從發展趨勢看,今後將有更多的國家擁有核電站,據國際原子能機構預測,到21世紀初,將有58個國家和地區建造核電站,電站總數將達1000座,裝機容量將達800吉瓦,占世界總發電量的35左右。

核電在經濟上具有明顯的競爭優勢。雖然核電站造價比火電站高20一50,但核燃料便宜,反映到發電成本上,就明顯低於火電。核電同火電相比是一種極幹淨的發電設施。它無煙、無噪聲,可減少對人類賴以生存的環境的破壞。核電站在安全方麵也是可靠的,三裏島核事故,使周圍居民受到的核輻射劑量僅為15微希,還不如戴1年夜光表所受的劑量大。正常情況下對周圍環境的放射性影響更是微乎其微,隻有3微希,而每天吸10支煙,1年累計所受放射性劑量就有500—1000微希。

核安全性能更加可靠。世界核能史上的幾起事故,特別是1986年4月發生的原蘇聯切爾諾貝利核電站的爆炸亊故後,核科學家和工程技術人員對核電站的安全性能作了全麵的改進和更科學的設計。日本正在研究一種“自動恢複”核電站,這種電站能診斷出自己的問題,並派機器人前去排除。瑞典和英國核企業聯合設計了一種“程序固有最大安全反應堆”,這種反應堆依靠熱液壓係統和重力來防止堆心過熱造成事故,而普通反應堆則是靠人和複雜的電氣係統控製的。美國電氣公司正在研製一種“內在安全”的氣體冷卻石墨反應堆,這種反應堆用耐熱的石墨將鈾燃料包起來,在核裂變過程中產生的氦可以傳輸必須的熱來發電。日本電力中央研究所和東芝公司還著手開發提高安全性的超小型高速增殖堆,這種高速增殖堆的特點是在30年的使用壽命期間不必更換燃料,為了防止控製棒的誤操作,應用移動反射體控製核裂變反應,采取極力減少開關、泵和閥等的簡化的機製以確保安全。

雖然目前的核安全性能的保險係數還未能達到100%,但使核安全性完全處於自動化控製之下,從而排除人為因素對核安全的幹擾,已成為核安全性能的研製方向。

還應特別提到,核能除用來發電外,還可以作為船舶動力、核能供熱、核能冶煉鋼鐵,以及火箭、導彈、宇宙飛船、人造衛星等民用和軍事裝備的動力能源。尤其是核動力不需要空氣助燃,因此可以廣泛作為地下、水下、空間等缺乏空氣環境的特殊動力,成為開發地下、海底和空間資源的理想動力能源。

在核電技術方麵,目前大多數國家技術比較成熟的是核裂變發電技術,但這種轉換技術效率還不夠高,從長遠看也會使天然鈾麵臨枯竭。

更有發展前途的是可控核聚變反應技術。眾所周知,氫有三種同位素,即氫、氘)、氚(丁),氘和氚聚合在一起能產生0粒子(氫氦)和中子。這兩個粒子以一定的相對速度聚合在一起就能產生約17.6百萬電子伏特的能量,但要得到這種能量卻不是一個能夠簡單解決的問題。世界上先進的國家都在致力於研究、探索得到這種能量的辦法,激光慣性約束核聚變的研究就是最有希望的途徑之一。

它的原理,簡單地說就是通過驅動器提供的能量(例如:激光器產生的能量),將氘氚組成的燃料靶丸對稱地壓縮至高密度狀態,在中心局部區域高溫點火,引燃高密度的丁靶丸,利用慣性在一定的時間內維持靶丸的高密度狀態,使之進行充分的熱核反應,從而解放出比入射激光能量大近百倍的聚變能(即能量產生近百倍的增益)。

核聚變能的優點是能量轉換效率高,有可能提高到60%。1克氘燃料釋放的能量相當於8噸石油,且價格低,隻是煤的1%。從資源和環境兩方麵考慮,開發核聚變能是一項必要的能源戰略。地球上核聚變能的資源(氘氚)最豐富,蘊藏在海水中,可謂無窮無盡,且較易獲取,如果將海水中的重氫和超重氫提煉出來,可達45萬噸之多,足夠人類使用100—200億年。而且核聚變能源對環境損害小,幾乎無汙染。因此核聚變能被認為是幹淨、安全、取之不盡的21世紀人類最理想的能源。

核聚變技術的難點在於超高溫處理,即2億攝氏度才能使氘、氚發生聚變反應。美、歐、日等國正在進行開發實驗堆工作。據國際能源部門統計,目前大約有40多個國家,進行理論研究和技術試驗。共建造了200多座核聚變實驗裝挽,還研究了受控熱核反應發電裝貿,其中,離子核聚變裝置和激光核聚變裝臂是可能成為最有發展前途的可控熱核反應技術的具體應用。美國也在研究室溫核聚變堆。

高科技成果不斷向核電書業滲透,其中包括控製核電站生產過程的先進計算機、計筧機輔助設計、光導纖維通信信道等。有些控製室裏的計算機能夠對操作人員的口頭指令作出反應,越來越多的係統能被自動地管理。高科技成果的運用,不僅提高了核燃料和反應堆的效率和壽命,而且提高了核反應堆的安全性能。3高效清潔的風能

風能與其它能源相比,具有明顯的優勢,蘊械大、分布廣、可再生、無汙染。但也有突出的局限性,能量密度低、不穩定、地區差異性大。據統汁,世界陸地可開發利用的風能約有10太瓦,為地球可開發利用水能總量的10倍。

風能主要是轉化為電能利用,利用自然風力驅動風力發電機。目前世界上大約有50萬部風力發電機在運行,其發電總功率約為1吉瓦,已投入使用的最大風力機,單機功率為4兆瓦。專家預測,今後5年,世界每年風力發電的增長潛力估計為300—400兆瓦。

世界一些國家根據本國情況積極發展風能利用技術。丹麥在生產高效風能發電設備上已取得很大成果,丹麥電力需求的10“名將來源於風能。西班牙政府很重視風能利用,在其最南端的塔裏‘372“法懸崖建造1座歐洲最大的風力發電源。那裏的風力能轉動直徑20米、重約6噸多重的螺旋槳。我國風能也比較豐富,全國每年風力資源總儲坫約1.6太瓦,近期可開發的約160吉瓦。在內蒙、福建平滯島等地已汗始使用中、小型風力發電裝置。1亟待開發利用的海洋能

古地球表麵枳71‘X’的海洋蘊藏著極為豐富的能源。海洋能是蘊藏於海水中的可再生能源,包括浪波能、潮汐能、溫差能、鹽差能等。這些能源都具有可再生性和不汙染環境等優點,是一項亟待開發的具有戰略意義的新能源。