核能，人类未来能源的解决之道
摘要：随着人类文明的发展战，作为文明的推动力的能源将成几何倍的增加。化石燃料的尴尬窘境，对于化石燃料带来的环境问题，整个人类社会环境不堪重负。新能源为代表的生物质、风能、太阳能（不包括核能），这些不能足够支撑未来的文明的能量消耗。如何破解钳制文明发展的能源，寻求高效绿色的能源？成为当代与未来人类孜孜不倦寻求答案的问题！核能作为未来最有潜力的能源，集聚着人类厚望的目光，承载着破解人类未来能源问题的重任，核能的未来大有可为。 关键词：核能 化石燃料 新能源 能源
1 引言
面对人类社会经济的快速发展，人类对于能源的需求越来越强烈，由于化石燃料消耗的无以为继，人类文明与能源的缺口在近几年变得愈加明显。如何解决能源问题，成为当代人面临的最紧迫的问题。
21世纪作为人类社会发展基础的能源在结构上将会发生根本性的变革,以化石燃料为结构主体的能源体系将会逐步过渡到以新能源和可再生能源为主，体的新型能源体系.能源结构的根本性变化同时会给生态环境、人们的生活和工作方式以及社会的其他层面带来意想不到的深刻变化,这既是人类能源发展的必然趋势,也是人类社会向更高文明发展的重要标志之一[1]。
在踏入全球现代化的步伐20世纪至21世纪中，化石燃料潜在着能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。在燃烧化石燃料时向空气中大量释放二氧化碳，即温室气体，加速全球变暖，加剧温室效应。由于温度的升高导致海平面上升，大气环流受到影响，局部气候加剧，进而加剧局部动荡。
人类的文明承载于化石燃料，易于获取，从第一次第二次工业革命，化石燃料为人类文明提供强劲的动力，大大促进了人类文明的发展。依赖越深，陷入越深，改变不易。
2 化石燃料的窘局
到目前为止，世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。自然界经历几百万年逐渐形成的化石燃料，可能在几百年内全部被人类耗尽[2]。据观察、研究表明，今天在地下已没有煤和石油在形成。石油也叫原油，它是黄色到黑色的可燃性粘稠液体，常跟天然气共存，是很复杂的混合物。石油的性质因产地不同而不同，密度、粘度和凝固点的差别很大。天然气从广义上讲，指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所指的天然气只指贮藏在地层较深部的可燃性气体（气态的化石燃料）和跟石油共存的气体（常称油田伴生气）。天
然气的主要成分是甲烷。此外，根据不同的地质条件，还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。甲烷含量高的天然气叫干气，两个或两个以上碳原子烷烃含量较高的天然气称为湿气。我国四川自贡盛产天然气。煤也叫煤炭,它是埋藏在地下的固态可燃性矿物。煤是一种混合物,没有单一的分子结构,经过科学家长期研究，已经有煤结构的普通型式介绍。煤的结构里有大量的碳原子环，一些环相互稠合，另一些环键合成长链。
化石燃料作为一次性能源，然而现状并不乐观，几十亿年的地质积累将会在100年内耗尽。从探明的储量分析，现地球上的石油、天然气和煤炭的总储量分别为：石油1万亿桶；天然气120万亿立方米；煤炭1万亿吨。按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有：石油45-50年；天然气50-60年；煤炭200-220年。
由于化石燃料是世界一次能源的主要部分，其开采、燃烧耗用等方面的数量都很大，从而对环境的影响也令人关注。
开采过程对环境的影响最典型的是煤炭开采，包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水资源的影响。据不完全统计，迄今为止平均每开采万吨煤炭塌陷农田0.2公顷，平均每年塌陷2万公顷。中国建筑物下压煤超过48亿吨，其中村庄下压煤占2/3。而且，煤炭燃烧会产生二氧化硫和二氧化氮污染环境。
化石燃料在利用过程中对环境的影响主要是燃烧时各种气体与固体废物和发电时的余热所造成的污染。化石燃料时产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化。燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的浓度上升，从而导致温室效应加剧，改变了全球的气候，生态平衡失衡。二是热污染。火电站发电所剩“余热”被排出到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下会引起热污染。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出7～8℃，使生物要离开该水域。
3 步履蹒跚的新能源
面对化石燃料的窘境，以及核能的周期性的发展规律，从而新能源成为了人类的寻找新式能源过渡期的替代能源途径，但其自身所存在的局限性，时空分布的不均匀性，成本投资的居高不下，让大规模发展成为了坎坷。即使民间发展新式能源的呼声居高不下，但商业发展并不尽人意。新能源发展的过程中如太阳能，风能，在其起始过程以及发展壮大，都伴随着财政的倾斜给予财政补助，这种状况是种不可持续性，给新能源的发展带上了定时炸弹。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。指刚开始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。其中，核能将会在下一节进行详细分讲。
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。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。现阶段运用太阳能主要为光伏与光热，即依靠太阳能光伏发电与太阳能热水。太阳能的优点在于，普遍、无害、巨大、长久。但是其缺陷确是不可避免，其缺点：
⑴ 分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1 000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。
⑵ 不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。
⑶ 效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，现在的实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争[3]。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。 另一广泛应用的新能源是风能，指利用空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。随着人类科技的发展，以及在工业制造，材料科学的突飞猛进，让风能在大规模应用成为可能，特别是风力机组。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。风能就是空气的动能，风能的大小决定于风速和空气的密度。太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动形风。数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。风能为洁净的能量来源。风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于其它发电机。风能设施多为立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保，很洁净。风力发电节能环保。风能利用存在一些限制及弊端： ⑴风速不稳定，产生的能量大小不稳定； ⑵风能利用受地理位置限制严重； ⑶风能的转换效率低；
⑷风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟。
⑸在地势比较开阔，障碍物较少的地方或地势较高的地方适合用风力发电。
核能,人类未来能源的解决之道
