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主题:【原创】谈谈核电 -- 不是老陈

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    • 家园 【原创】续一:谈谈核燃料(1)

      火电厂通过燃烧煤、油或者天然气产生热能推动发电机来发电。核电厂的发电的原理也差不多,只不过是通过铀(钚等等)在中子的作用下发生裂变反应释放出来的热能来发电。

      1789年,一个叫克拉普罗特(M.H.Klaproth)的德国化学家从沥青铀矿中分离出了一种棕黑色立方晶体,他以为发现了一种新的元素,就用1781年新发现的一个行星——天王星命名它为Uranium,元素符号定为U。1841年,佩利戈特(E.M.Peligot)才发现克拉普罗特分离出的"铀",实际上二氧化铀。他用钾还原四氯化铀,第一次成功地获得了银白色的金属铀。

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      纯铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,象接力棒那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。 铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。

      此后100年,这种普通的金属一直被看作是没有什么用处的东西,唯一的用处是铀的化合物可以用来给玻璃染色。直到1939年,哈恩(O.Hahn)和斯特拉斯曼(F.Strassmann)发现了铀的核裂变现象。自此以后,铀便变得声价百倍。

      铀元素在自然界的分布相当广泛,地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。例如在花岗岩中平均每吨含3.5克铀。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。不过具有工业开采价值的铀矿却很难找,主要分布在美国、加拿大、南非、哈萨克斯坦、澳大利亚等国家和地区。中国大约就只能排到10名以外了,而且铀矿的品位偏低。根据公开的数字,中国国内探明的铀矿大约有7万吨。但是,中国现在核电厂每年需要的铀为1500吨,到2020年,中国建成40座核电站后,每年需要的铀将达到7500吨。这样一来,中国现有的铀矿不到10年就耗尽了。世界的情况也好不到哪里去,根据估计,现在探明的储量只够全球核电站用上30-40年左右。现在国内外对于兴建核电站的一大争议就是,我们是不是还有足够的燃料-铀?随着中国大规模利用核能,铀矿的价格预料会不断攀升。铀资源的争夺肯定会越来越激烈。

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      从2005年9月中国核能发展计划公布以后,日本企业就在全球积极获取铀矿的开采权和控制权:

      2005年10月伊藤忠商事同哈萨克斯坦国家铀矿公司签订了10年的购买合同。该公司计划把现有的每年4000吨的铀交易量,在五年内扩大到7000吨到8000吨。

      2006年2月,哈萨克斯坦(铀储量约占世界总储量的25%,在世界上位居第二)国家原子能工业公司宣布,该国已同日本三井财团的三井物产和关西电力公司签订合同共同开采哈‘梅古杜克’铀矿,两家日本公司将各占公司35%的股份。

      2006年10月,三井物产与俄罗斯技术供应出口公司签署协议,开始实施开采雅库特“南方”铀矿区的合资项目。日本人的频繁行动引起了国际市场的关注,国际铀价应声而起。2003年的价格为每磅7美元,2004年为20美元,但是2006年,铀价每磅价格达到了35-37美元。

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      中国也在去年签署了有关双方和平利用核能合作和核材料转让的两项协定。澳大利亚联邦议会的协议审议委员会业已同意澳大利亚企业向中国出售铀。(澳大利亚据称储量约占全球已知储量的38%)

      关键词(Tags): #铀(当生)#核能(当生)#核燃料(当生)#核电厂(当生)#钚(当生)元宝推荐:爱莲,
      • 家园 花!挑个小错

        俺脚得俺在河里主要是后卫的干活,以破坏他人的精彩作为个人价值

        美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。

        这一句阐述铀的两个性质简练又明白,但是细节上有点外行

        dU弹所属穿甲弹类型的全名叫做尾翼稳定脱壳穿甲弹,它是一种动能弹,毁伤机理是通过“扎穿”装甲而不是烧穿。之所以叫贫铀弹,是因为动能弹穿甲性能关键的弹芯是用铀238材料制作的。弹芯材料比重高,就能击穿更深的装甲。另外贫铀弹芯在击穿过程中处在液相时会发生所谓“自锐效应”,相比于传统钨材料弹芯越磨越钝来说,这也是采用贫铀的一大优点。

        至于铀可燃的特性,主要是用在击穿后的毁伤上,期望弹芯击穿后能引爆车内弹药,杀伤乘员。不过这个功能基础完全建立在击穿上面,可以说是锦上添花的优点。

        另外您引用的穿深数字是30厘米,这个也有点说道。

        有矛必有盾,穿/破甲弹的性能如何,主要看它能穿多深的装甲。战后各种材料装甲层出不穷,为方便比较,所有装甲的防护性能都被换算成相当的匀质轧制钢装甲,同样所有穿/破甲弹的穿甲性能也用能穿多少毫米的匀质轧制钢装甲表示。

        常识告诉我们同一穿甲弹入射倾角不同,穿甲深度显然也不能一样。所以比较穿甲弹穿甲性能时,通常使用90度也就是垂直入射的数据。您提到的数字是贫铀弹30厘米(也就是300毫米),这个远低于一般穿甲弹的垂直穿深(即便是钨芯穿甲弹也有四五百毫米),可能是60度入射的穿深。一般来讲,贫铀弹穿甲性能比钨芯弹好,粗略估计应在六七百毫米以上。另外,由于美国主战坦克使用人力装填,他们用的穿甲弹都是整装弹,弹芯长度可以比分装弹做得更长,其穿甲性能还可以更高一个水平。

        关键词(Tags): #穿甲弹
      • 家园 好像中国登月的目的之一就是要找核燃料吧

        月球上的氦-3(可用作核燃料),主要是可以用来做无辐射冷聚变。据计算,几十吨的氦-3就可满足现今地球上一年的能源需要,而月球表层5米深的范围内就含有百万吨的氦-3。

        不过这些还只是猜测,老美当然也不会把以前的登月资料给中国。所以还得自己上去看。

      • 家园 hua! one question

        what is this?

        装甲锕板

      • 家园 澳大利亚为什么自己不用核电呢?

        那它主要发电靠什么?感觉它是个矿产大国但能源资源不算多啊,好像没听说它有很多石油天然气水电资源什么的,难道用煤?

        • 家园 主要是煤

          和国内差不多吧,主要是煤.煤发电量占到了近80%,还有百分十几是用天然气.实际上澳大利亚的温室气体排放量还是很大,总量世界前十几名,人均就更高了,是中国的10倍吧.不过地广人稀才觉不出来对环境的破坏,真要有中国10份之一的人口,这里也早不适合人类居住了.

          • 家园 他们的羊口不小

            以前说澳洲的羊其实也是温室气体的重要排放源

      • 家园 咋日本的线这么长呢?
      • 家园 其实哈萨克的铀大多数在中国割让出去的领土上

        哈萨克的铀,世界的1/4.

        中国的伊犁搭了点边,所以也有一点铀.

      • 家园 其实美国人手中未必缺少铀

        最新披露的消息是美国政府手中有大量核工业不景气时期低价收购的铀,以及历年来积累下来的大量铀浓缩剩余物,对后者的公开报道是

        Up for grabs is 25 million kilograms of uranium hexafluoride that was incompletely processed...

        In fact the “tailings” left after enrichment have in some cases more than half the original uranium 235 still in them...

        现在美国唯一的铀浓缩加工公司United States Enrichment Corporation就在游说国会让他再来嚼嚼自己几十年来吐掉的甘蔗渣,如果此举成功,对铀价必然会带来一定的影响。

      • 家园 中国能找到铀,要感谢李四光

        李四光不是一般的牛。 他帮中国摘掉了“贫铀”和“贫油”的帽子。没有李四光,钱学森们可真的成了无米的巧妇了。李四光找到石油的故事,妇孺皆知。可是他找铀的事情,就没过多的宣传。 可惜去的太早了。据说去世前,已经地震有了很深的研究。可惜没来得及传下来。 老天没有给他足够的时间。

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