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杜祥琬:物理与人类新能源

来源: 大众科技报 2005/12/22

      
   
“世界物理年”即将落幕之时,一项称为“1+14”的系列活动热在中国——“物理学与经济社会发展”主题报告会1216日在北京中国科技会堂举行;此前,北京大学、清华大学等14所著名大学举办了同一主题报告会、座谈会。该活动主办单位为中国科协、科技部、教育部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委、中国物理学会。   
      
   
“在现代社会进步的历程中,基础性很强的物理学与应用性很强的工程技术之间,存在着紧密的相互联系和深刻的相互作用——物理学对许多工程技术领域的开创起着先导、引领作用;工程技术不仅直接创造生产力,而且反过来开拓、深化物理学研究的疆域,而能源工程技术与物理学的关系具有典型的代表性……”中国工程院副院长杜祥琬,在“物理学与经济社会发展”主题报告会上作报告《物理学与中国能源可持续发展》。  
      
   
杜祥琬强调,1905年,爱因斯坦提出狭义相对论及其著名的质能关系表达公式E=MC2,开创了原子核物理和核能应用的新时代,这亦是人类未来新能源科学研究的开端。 
      
   
杜祥琬阐述说,19世纪末,科学家相继发现了X射线、放射性和电子。此后,公元1911年,卢瑟福提出了原子的核式模型;1913年,玻尔完善了原子结构理论;1932年,查德威克发现了中子、海森堡和伊凡宁柯分别独立提出了原子核由质子和中子组成的模型;1934年,约里奥·居里夫妇成功地用人工方法产生了放射性同位素;1939年,哈恩和斯特拉斯曼在实验中发现中子轰击下的铀核裂变以及梅特纳和弗里什的理论解释。人类在对核结构和质量的研究中认识到这样一个规律——原子核结合能随原子量变化:一个重核分裂成两个中等质量的核时,会释放能量;某些轻核聚合成一个较重的核时,会释放能量,而且一次核聚变时放出的能量要比核裂变时大4倍以上。 
      
   
杜祥琬说,在突破了核武器技术之后,人类开始将核能引向和平利用方向——作为洁净能源造福人类。他说,目前,已做出实际贡献核能是基于核裂变反应堆的核电站:在世界电力结构中,核电已占总电力的16%。其中,法国核电已占其总电力的70%;我国决策发展核电的时间较晚,目前核电仅有总电力的1%2020年将达约4%。他说,基于核聚变反应堆的聚变电站,有可能成为人类的终极能源,然而估计在50年之后,受控核聚变才能开始作为清洁能源使用。  
      
   
杜祥琬强调,爱因斯坦还在光的量子理论基础上进一步提出光电效应概念:当太阳光的光子被适当的材料吸收后,其能量转换到电子身上;这是发光二极管的理论基础,亦为光伏发电的理论基础。 
      
   
杜祥琬说,人类已有建设空间太阳能电站的设想,即在地球静止轨道建立太阳能电站,将能量转换成微波定向发送到地球上加以利用。与在地球上利用太阳能相比,空间利用太阳能的优点在于,第一,光强高;第二,光照时间更长;第三,环境比较洁净。然而,在太空利用太阳能,需解决一些物理和技术上的难题,例如:需提高能量转换效率,要有低成本的地面接收设施,还有结构、轻量化等问题。他说,联合国第三次外太空会议曾号召加强空间太阳能电站技术、经济可行性研究,并着力推动国际合作,预计到2030年,第一个试验性空间太阳能电站可望升空。 
      
   
杜祥琬说,对于我国能源可持续发展,物理学的应用无疑可以做出重要贡献,诸如我国需要大力节能,以控制能耗总量;大力发展洁净新能源,以改善能源结构;积极推进传统能源的洁净化,以减少污染;加强能源资源勘探,以开发潜在能源等。
 

 
 日期:【2009-09-13】
 
 

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