星期一, 4月 01, 2013

能源: 武器中的能量



時值193812, 德國科學家奧托哈恩 (Otto Hahn, 1944年諾貝爾化學獎得主) 和其學生弗利茲斯特拉斯曼 (Fritz Strassmann, 德文為Straßmann), 還有奧地利科學家莉莎梅特勒 (Lise Meitner) 從一個以中子撞擊一個鈾 (Uranium, U, 原素週期表92) 原子的實驗, 發現這撞擊產生原子核分裂, 釋出強大能量. 這是核能研究的先聲.
1939, 二次大戰爆發, 德軍橫掃整個歐洲中. 為逃離納粹德軍的迫害, 愛恩斯坦 (Albert Einstein, 1921年諾貝爾物理學獎得主) 逃亡到美國, 並與當時的匈牙利裔美國核子物理學家李奧西拉德 (Leo Szilard), 82日聯署致函當時的美國總統, 小羅斯福 (Frankin. D Roosevelt, 美國第廿六任總統), 請求美國政府在核子武器在加大力度, 絕不能落後於德國, 並得到當時美國政府支持, 原子彈研究競賽就此展開.
19412月美國科學家葛蘭.西博格 (Glenn Seaborg)及其同僚發現了鈽 (Plutonium, Pu, 原素週期表94號). 鈽和鈾一樣有分裂性, 一樣能釋出巨大能量, 對美國在核武競賽中邁進一大步. 同年12月7日, 日本偷襲珍珠港, 令美國捲入二次大戰中. 1942年夏天, 匈牙利裔美國物理學家愛德華.泰勒 (Edward Teller, 匈牙利名Teller Ede) 發表了氫彈的概念, 其威力比原子彈強好幾倍. 同年9月被美國政府秘密的原子彈製造行動, 曼哈頓計劃, 的總監雷斯利.葛洛夫斯陸軍將軍 (Leslie Groves) 委任的科學總監, 物理學家羅伯特.奧本海默 (Robert Oppenheimer), 邀請入計劃之中.
直至1942年12月2日計劃主導者之一的恩里科.費米 (Enrico Fermi) 及其團隊在芝加哥大學體育館裡的壁球場內成功完成了第一座可控的反應爐. 到1944年美國開始有能力大量生產鈽及濃縮鈾235. 19457月16日美國在新墨西哥州成功引爆第一枚原子彈, 標誌著第一個成為擁有核武的國家. 同年8月6日及8月9日分別在日本的廣島及長崎, 投下了一枚15千噸的鈾彈及一枚21千噸的鈽彈, 兩天合共二十多萬人死亡, 令日本被迫投降.
縱使戰爭結束, 但並不代表原子彈研究已完結. 其他國家也加入了核武研究的行列, 好似1949年8月29日蘇聯在哈薩克試爆類似美國投在廣島的原子彈, 成為第二個擁有核武的國家. 1952年10月3日, 英國在澳洲試爆原子彈, 也成為擁有核武的國家之一. 接著還有中國, 法國及印度分別在1967年, 1968年及1974年也成為了核武國家.
從核子發展的過程可見, 核能一路走來都是用來作武器的血腥歷史, 曾有研究報告對核能未來發展相當悲觀, 直至1953年12月, 美國第34任總統德懷特.艾森豪 (Dwight Eisenhower) 為核能發表了<和平需要原子>的演說, 才令核能走向能源發展的方向.
正如奧本海默所說, 核武既是一大危險, 亦是一大的希望. 1954年6月27日, 當時蘇聯建設了第一個核電站. 而國際得到美國政府在核能研究上的資助, 令核能從武器轉到商業民用. 1956年, 第一個商業用的核電廠, 於英國重工業重鎮鍚菲爾 (Sheffield) 投產. 及後在美國賓夕法尼亞州投產的核電廠, 亦是商業營運的.
核電發展迅速, 從1960年代的1吉瓦 (即是10的9次方瓦特) 去到1970年代的100吉瓦, 到現在已升到366吉瓦 (2005年數據). 其增長迅速的原因, 除了人口不繼的增長, 對能源需求不斷增加外, 還有人們對石化燃料污染導致氣候變化的警覺, 開始接受污染較少的核能. 核能可說是替代石油和煤的新一代能源.

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