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　　新能源发电设计首选湖南湘能电力勘测设计有限公司“天天”为您导读：

日前，一篇题为《核能在保护全球生物多样性中的关键作用》的文章在美国生物学期刊《保护生物学》(Conservation Biology)网站上公布，作者是澳大利亚塔斯马尼亚大学环境可持续性专家Barry w. Brook和阿德莱德大学环境研究所气候变化专家Corey J. A.Bradshaw。文章指出，如果要缓解严重气候变化，必须部署包括核能在内的各种能源以取代化石能源。文章阐述了具备完整核燃料循环的下一代核能系统可被纳入到可持续能源技术结构并能发挥重要作用的理由。除了核能系统之外，可持续能源技术结构还应包括对可再生能源、储能技术和能效提高技术的“合理利用”。

　　文章对有关未来能源生产但“故事情节”完全不同的三种情景中的土地利用、温室气体排放、气候变化和成本影响进行评估，并基于成本和收益，采用多准则决策分析法对七种发电能源——即煤、天然气、核能、生物质能、水力、风能和太阳能一一进行排序。结论显示：在不考虑经济和环境因素的情况下，核能、天然气和风能的投入产出比最高;在综合考虑经济和环境因素后，核能最优。

　　本文特摘编其中部分内容，从新的角度认识发展核能的重要性。

能源与生物多样性

　　保护生物学家认为陆地生物多样性减少的主要诱因是因耕地增加、森林砍伐、城市化以及污染造成的栖息地恶化和减少。气候变化及其他诱因的协同效应也将在未来几个世纪继续加剧并影响未来的生物多样性。

　　对于能源与生物多样性保护，减少温室气体排放只是其中一部分。水电站虽然在建成后很少排放温室气体，但是由于电站的建设需要淹没土地且会阻碍生物迁徙，因此会对当地生物多样性造成严重影响。2001年，全球约60%的河流都曾考虑建设水电设施，这将导致建设超过4万座大型水坝(其中100多座水坝超过150米)，这些大坝的蓄水区将覆盖50万平方千米土地。其他可再生能源也需要大量土地，尤其是生物质能与风力发电，其单位产能所需的土地与水电厂相似。在这一方面，光伏太阳能相对较优，单位产能所需土地仅为水电厂的1/9，但仍逊于核能。仅设置保护区不能充分保护生物多样性，能源生产与栖息地之间的土地平衡仍将是在保护未来生物多样性时需要重点关注的问题。

　　放缓对原始森林和其他相对完好的自然区的能源生产改造和破坏可减少温室气体排放，因此是保护科学中的一个主要目标。如果一种或多种成本低廉、产能高且低排放能源能有效取代化石能源来满足人类大部分需求，就可以实现农作物和生物燃料的集约化生产，从而将在满足人类需求和生物多样性保护之间的冲突降至最小。

　　多准则决策分析

　　鉴于目前还没有同时具备低成本、低影响、零碳排放、无污染、安全性高、土地适应性强以及随时可以发电等优势的理想商业化能源，在多准则决策分析中，报告评估了所有替代能源的各种可持续发展指标(如温室气体排放量、成本和土地利用)，并从经济竞争力和生物多样性方面分别对结果进行了加权。综合来看，核能是最优能源，风能也具有竞争性，生物质能和煤等传统燃烧能源排名最低。分析中使用的可持续性发展指标可能并不完全，可能还应包括对野生生物的直接影响、水资源消耗、稀有材料使用、特殊化学和气溶胶释放，但这些指标已足以对各种能源的优劣进行比较。

　　在发达国家中，人均一生耗能400 MWh(不单包括电能)，相当于780克铀(高尔夫球大小)，56个2万升容器的压缩天然气，3200吨煤(4000立方米)，如果这些能源来自可再生能源，则需要使用8.6万吨镍氢电池来贮存。比较这些能源的能量密度的目的是强调在能源生产过程其他环节(例如温室气体排放和土地利用)产生的环境影响：燃烧3200吨煤炭会向大气释放1.2万吨二氧化碳，间歇性风能和太阳能发电技术需要使用大量镍氢电池。

　　未来能源生产

　　在工业革命之后，化石燃料满足了社会对能源的大部分需求。但随着气候变化、供应保障和资源减少等问题的不断出现，世界能源系统目前需要一次近乎全面的转变。在有限的能源方案中，作为化石燃料的替代者，具有完整燃料循环和固有安全特性的下一代模块化核电机组及相关技术蕴含着“尚未认知的重要前景”，但核电在环境团体中仍然声誉不佳。解决能源问题拥有广泛的影响：不仅有助于减轻气候变化，还可避免对自然景观和农业用地的破坏性使用，从而通过节省土地和资源减少人类的生态足迹，保护生物多样性。

　　基于对可持续能源选项客观和透明的分析，可以得出一个结论，即核能是保护生物多样性的一个优异方案。在作出采用或拒绝候选替代方案的决定之前，应当对这些方案进行类似的成本一收益分析(依照生物多样性和气候效果以及社会政治规则)。大型核电项目是一个积极的能源路线，能以低风险途径减轻化石能源、全球能源贫困和贫富不均这三个因素对生物多样性的影响。至少，核能应当与风能和太阳能等可再生能源一样作为未来稳健可持续能源结构的组成部分得到慎重考虑。

    知识扩展：核能发电原理

    元素若依其原子序的大小，由小至大排列时，则化学性质相似的元素会有规律性的重复出现，这种周期变化的性质经归纳与修正后所呈现的表格，即是元素周期表。事实上，存在一些质子数相同，但是中子数不同的原子，这些原子在周期表的同一位置上，是属于同一元素，我们称为同位素;例如O-16、O-17、O-18或 C-12、C-13、C-14等。同位素中有些原子核并不稳定，会放出放射线，直至变成另一稳定的元素，这种过程称为衰变。

　　拉塞福(Ernest Rutherford, 1871～1937)发现原子核衰变时，放出的放射线可分为三种：α射线(alpha)、β射线(beta)、γ射线(gamma)。α射线是氦原子核，含有2个质子与2个中子，带正电;β射线是高速运动的电子束，带负电;γ射线是以光速运动的电磁波，不带电。放射线都具有穿透性，其中α射线穿透力最弱，只要一张纸即可将其阻隔;β射线则需要3公厘的铝片才能阻隔;γ射线穿透力最强，需要厚度100公分以上的钢筋混凝土墙或20公分厚的铅板，才能将其强度减弱至万分之一。

我们以下列通式，表示衰变前、后的原子核关系：

　　衰变前的原子核→衰变后的原子核+放射线 (α、β、γ)

　　科学家由实验结果发现，衰变后的总质量会小于衰变前的总质量，即反应不遵守质量守恒定律。总质量为何会减少呢?爱因斯坦(Albert Einstein，1879～1955)于1905年提出物质减少的质量会转换成能量的想法，此即为有名的质能互换概念。质量与能量互换的数学关系式如下：E=mc2

　　其中，E表示能量(单位为焦耳)，m为物质减少的质量(单位为公斤)，c为光速3×108公尺/秒。因此，若1公克的物质完全转换成能量时，会产生9×1013焦耳的能量，相当燃烧3百万公斤的煤所放出的热量。质能互换必须在原子核产生变化时才会发生，而一般化学变化只是反应物的组成原子重新排列形成生成物，原子核并未起变化，因此遵守质量守恒定律。

　　科学家发现某些原子核在自然环境下会自行衰变而产生分裂，而有些原子核在受到中子或质子撞击时，也会产生分裂的现象。原子核因衰变或粒子撞击而分裂为两个较轻原子核的过程，称为核分裂。例如铀-235(U-235)的原子核受到中子撞击时，铀-235分裂成两个不同元素的原子核及2至3个中子，并放出热量与放射线;核能发电即利用此特性进行。

　　核能发电时，核反应器使用的燃料是含3%铀-235的浓缩铀。当铀-235受到中子撞击而发生核分裂，分裂后产生的中子能持续撞击尚未反应的铀-235，于是分裂出更多的中子，继续撞击尚未反应的铀-235，如此产生一系列连续的反应可在短时间内放出大量热能，称为连锁反应。

核能电厂即是利用核反应器中的连锁反应所产生的大量的热能，使水变成水蒸气，再以水蒸气推动汽轮机，带动发电机而发电。

光伏地面电站设计首选湖南湘能电力勘测设计有限公司具备电力工程设计乙级资质（证号 A243009319）目前主要从事输变配类工程（智能变电站、变电站、线路、配电工程）咨询设计；常规（水利、火电等）发电站、新能源（光伏、风力、生物质）发电升压站变电站咨询设计以及相应的总承包业务。专门从事 220KV 及以下电力设计、送变电安装工程、电力设备安装、变电站建设、建筑智能化工程施工、机电设备安装工程施工的有限公司。从事有关变电站和输变电线路的施工，完全具备从设计、安装、施工、试验、检测、维修、直到交钥匙的业务全过程的工程总承包能力。

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