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奥托·哈恩而正在那之前另有更首要的事变要去:EBR-Ⅰ的真正职业

时间:2019-04-14来源:未知 作者:admin点击:
原标题:66年前的今天,人类第一次用上核电只点亮了4个灯泡 作者:炖着蘑菇的小鸡 1951年12 原标题:66年前的今天,人类第一次用上核电只点亮了4个灯泡 1951年12月20日下午,爱达荷州一处实验基地中,一群科学家正挤在发电机旁。偌大的房间中,所有人的目光都

  原标题:66年前的今天,人类第一次用上核电——只点亮了4个灯泡 作者:炖着蘑菇的小鸡 1951年12

  原标题:66年前的今天,人类第一次用上核电只点亮了4个灯泡

  1951年12月20日下午,爱达荷州一处实验基地中,一群科学家正挤在发电机旁。偌大的房间中,所有人的目光都落在了与发电机相连的四个灯泡上。他们紧张的呼吸声、轻微的说话声全都湮没在了发电机的轰鸣声中。

  随即,灯泡闪耀的光芒洒满了整个昏暗的房间。这一幕的见证者们都难掩激动之情,互相拥抱庆贺。兴奋之余,他们还在发电机旁边的黑板上用粉笔写下了自己的名字,纪念自己取得的历史性成就。

  这是人类第一次成功利用核能产生电能。点亮这4盏灯泡的,是美国爱达荷州的实验性增殖反应堆1号(Experimental Breeder Reactor No. 1 ,简称EBR-Ⅰ)

  核能,就是指原子核裂开(核裂变)或者原子核聚在一起(核聚变)时所释放出来的能量,因此也被称为原子能。1938年,德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核,发现了石破天惊的核裂变现象。但因时局紧迫,人们看到这种能量巨大的新型能源时,首先想到的却是将其用于毁灭制造。

  而1951年EBR-Ⅰ成功利用核能发电,意味着人类向着和平利用核能迈出了重要的第一步。

  作为国家反应堆试验站(现名:爱达荷国家实验室)的一部分,EBR-Ⅰ于1949年末开始投入建设。1951年初,就在EBR-I的外部建筑完工前的几个月,9名来自原子能委员会阿贡国家实验室的员工前来组装已经设计好的反应堆。

  在12亩的面积上,一共矗立着4个核反应堆,其中有两个其实是核力飞机引擎的原型。科学家们原本计划把它们用在需要超大动力的巨型交通工具上。而为了承重的安全,工程师们设计出了一种每0.1平方米可以承受900千克重量的钢筋混凝土楼板。

  当年五月,反应堆的第一次试运行以失败告终。专家们眉头一皱,此事必有蹊跷是反应堆核心里放的燃料太少了!于是接下来的3个月时间,科学家们都在忙着找铀,以及制作稍大一些的燃料棒

  1951年8月24日,EBR-Ⅰ终于成功达到了临界状态,它的核心大概有一个足球那么大。反应堆进入临界状态,可以理解为发动机启动一样。这意味着EBR-Ⅰ正式进入可控、自持续的链式反应。随后四个月当中,科学家们一边让反应堆以低功率运转着,一边喜滋滋地研究着他们的最新杰作。

  然而,作为当时最尖端的科技力量,EBR-Ⅰ反应堆当中的一整套紧急停止流程竟然是人工的!

  在控制室中有一个按钮,上面写着“SCRAM”。按下它,反应堆就将进入紧急停止的流程。而工作人员需要把一个镉棒从一个小孔送进反应堆,镉棒可以吸收中子从而终止核反应。

  可当时并没有可以完成这一步骤的自动化系统。于是呢心大的研究者们就把镉棒用绳子吊在反应堆的正上方,然后指派一名“身强力壮的年轻小伙,手握斧子看守在绳子旁边”,时刻待命准备挥斧斩断绳子。

  按下它,就会有一个身强力壮的小伙儿来砍断绳子。来源:Alan Levine/Flickr

  1951年12月20日,EBR-Ⅰ启动后,功率在几个小时内缓慢增加。在下午1:50,与反应堆相连的涡轮发电机当中流出了史上第一份由核能产生的电能。实验室当中,四个明亮闪耀的灯泡,昭示着核能发电的开始。第二天,研究人员又重复了一次实验,这次EBR-Ⅰ的功率进一步增大,达到了100 kW,产生的电能足以供给整栋建筑!

  图上的这四个灯泡就是最早由核能点亮的,如今依旧亮着。来源:Kelly Michals/Flickr

  因为核能发电的原理其实和火电厂没什么区别,都是利用热能来烧水,因此实现核能发电只是一件早晚的事。而在那之前还有更重要的事情要去:EBR-Ⅰ的真正任务其实是验证增殖反应是否能实现。

  增殖反应听起来有点像是神奇的无中生有,它指的是反应堆在运行过程中,产出的燃料比消耗的还多。1953年6月4号,美国原子能委员会宣布,EBR-Ⅰ从铀燃料当中增殖出了钚。这是EBR-Ⅰ取得的另一个伟大突破,因为增殖反应可以将无法使用的铀-238铀元素最常见的形式,变成可以裂变的钚-239。这样,自然界中所有的铀元素就都可以派上用场了!人们翘首以盼的理论终于成为了现实!

  1962年11月27日,EBR-Ⅰ成为了第一个利用钚元素核心发电的反应堆。实验当中获取的宝贵数据,可以帮助科学家们了解反应堆里钚元素的反应。

  1966年8月26日,林登约翰逊总统在一万五千名观众前主持仪式,宣布退役后的EBR-Ⅰ成为国家历史地标。他说:“今天我们来到这个希望诞生的地方。它告诉我们,除了毁灭之外,人类还可以用原子能做更多的事”。

  现在EBR-Ⅰ已经成为了对游客开放的博物馆。在这里,游客们可以学到关于反应堆的基础科学知识,也可以走入操控室,看着那些老旧的开关和遥控杆,感受当年这里的紧张工作氛围。

  最有趣的是,游客们还能亲自上手操作巨大的机械爪,抓起并操控厚厚的玻璃保护墙后的物块,感觉就像现在的娃娃机一样。上世纪五六十年代的时候,工作人员就是这样检查和修复放射性物品的。

  当年项目负责人的日志记录也被摆了出来,页面被翻到了66年前的今天1951年12月20号。

  从当年的第一代核电站,到目前正在研制的第四代核电站,核电技术在六十多年间不断发展,宗旨就是更加安全,更加经济。

  第一代核电站即为上世纪五十年代开始建设的的原型堆,其目的不在于生产电力,而在于验证核电技术的可能性以及商业开发前景。

  第二代核电站为技术成熟的商业反应堆。上世纪70年代,石油大涨价引发的能源危机促进了核电的迅速发展,目前在运的核电站绝大部分都属于第二代,他们在安全性和经济性上都有了长足的进步,其技术也随着时代在不断发展。

  第三代核电站是符合URD或EUR要求的核电站。在三里岛和切尔诺贝利的严重事故之后,世界各国对于核电安全进行了研究和攻关。美国和欧洲分别出台了两种要求,即URD和EUR。与第二代相比,第三代的安全性和经济性又有所提高,属于未来发展的主要方向。

  第四代核电站目前仍处于研发阶段,它的安全经和经济型将进一步提高。在设想中,它将大幅提高对铀资源的利用率,废物量极少,而且无需厂外应急,并强化了防止核扩散的能力。

  在未来几十年内,世界各国新建的反应堆将以第三代为主,直到第四代反应堆走向成熟。

  根据世界核能协会的数据,截止2012年8月,全世界共有31个国家拥有435座工作反应堆,这个数量还在不断增长。它们源源不断的为人类提供了清洁、高效的电能。而这一切,都是从四个灯泡开始的。

  法国卡特农的一座核能发电厂。水蒸气正在从双曲面形状的冷却塔排出。核反应堆位于圆桶状的安全壳建筑物内。

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