卢鹤绂:原子能事业的壮丽前景
2020-06-07 上午 10:51   作者:卢鹤绂   
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本文首次发表于1959年少年儿童出版社《科学家谈21世纪》。

 

  大约在两世纪以前,人类的生活几乎完全要依靠体力劳动来维持。目前,全世界每年大约要烧掉几十亿吨的煤和较此略少量的石油、天然气等来代替人力,这就是说,今天人类所消耗的能量,百分之九十九来自地面上下的天然宝藏,人力和畜力所直接担当的部分已不过是百分之一了。

  人类生活的需要将是越来越高,能量的消耗也将越来越巨大。因此怎样使天然宝藏中的能量进一步解放出来,将是人类与大自然斗争中取得胜利的关键。

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  1942年利用铀的原子核裂变反应堆发明以后,一吨铀所能供给的能量,可以相当于一万吨到一百万吨的煤。这样,地球上所存铀的能量,便远远超过了煤的能量。根据科学家估计,铀和煤的存量足够供人类用两千年。像铀这样巨大的能量来源,将使一些从前办不到的事,在今天变成可能。例如,原子能潜艇已被用来长期在深海里潜行。我们相信,今后将会看到更多的使用原子能推动的巨型船舰出现在海洋上。

  不久,钍也可以变成原子堆的燃料来源。地球上的钍也相当多,目前已经知道大约为铀存量的一半。可见钍的利用将在原子动力的规模上大有贡献。

  利用原子堆来发电的成本将越来越低,在不太远的将来,几乎一定会比用煤或用石油还便宜。一些偏僻地区建立了原子能发电站,可以一跃而改变工业落后的状态。面积较小、资源较缺乏的国家,建设了原子堆发电站后,可以缓解煤和石油供应的困难。

  原子能不但可以用来发电,也可用它来推动其他载运工具,创世界上历久不停的行程或飞航的空前纪录。有人设计了用原子堆加热,用氢作推动剂的火箭,它的推动力可比目前所用的化学火箭大几倍,这种火箭可被用来在地球附近的太空中进行科学研究。

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  大家知道,在原子堆里可以大量制造各种天然不存在的放射性同位素。另一些放射性同位素,特别是短命同位素需要在加速器上制备出来。这种放射性同位素可以做岀我们想都想不到的事情。例如,在工业上已用放射性同位素钻60或钽182所放射的丙种射线来探察金属内部的砂眼,检查焊接结构,也可用乙种及丙种射线,测量各种物体的厚度,或者测量管道中流体流动的情况。现代轧钢厂为保证钢板厚度均匀,已利用丙种射线提供自动控制信号。在农业上,用放射性同位素可以观察肥料在农作物里分布的情况,比如用放射性磷32证明叶子也能吸收磷肥,用放射性碳14证明根也能吸收空气中的二氧化碳气。科学家还发现用钴的丙种射线来照射农作物,可以使它生长得快些。在医学上,服用放射性碘131或用碘123可治甲状腺病症;用钴照射可治肿瘤;贴敷放射性磷可治皮肤病;锝可用来验脑等等。碳11、氮13、氧15这类短命同位素已在生物化学、生理学等学科研究中大起作用。可以相信,类似这样的应用将越来越广泛。虽然它们是大规模利用原子能的零碎副产物,但对人类生活的贡献却很巨大。

  放射性同位素的特殊用途也越来越多了。例如:宇宙飞船上已经用钚238制成的热电发电器作为长寿命电源;民航飞机上已使用放射性激活的磷光体作为安全可靠的光源;发射中子的锎252正被用来作为强中子源,为勘探矿藏、医治瘤肿等方面提供手段等,不胜枚举。

  上面说的,是目前利用原子能的情况。那么,将来又怎样呢?

  世界上原子堆的数目会迅速增加,效果也会越来越好。因此,我们相信在50年内,小型原子堆在大学的校园里、在医院里都将普遍建立,用来进行科学研究和治病,一部分弱剂量的放射性物质,将会出现在百货商店里,任凭你去买来,随意加以使用,就像在今日的百货商店中去买无线电零件的情况一样。

  解放原子能的另一办法,是利用在几亿度高温中重氢(氘〔dāo〕)的聚合,这就是近来常谈到的热核反应。50年内,人们还有可能创造出在经济上合算的这样的高温装置,在其中大规模进行我们所需要的热核反应。在这里,用一升水就可得到相当于350升汽油的能量,海水中所含的重氢就足够我们使用亿万年,几乎是取之不尽,用之不竭了。

  50年内,我们将制造出“热核反应火箭”,其中的燃料将是水中的重氢和在原子堆内制成的三氢(氚〔chuān〕),推动剂将是锂,火箭的主要结构将用钛。这样的火箭可以带有足够的能量去漫游太空。因此50年内人类将会依靠热核火箭首次成功地到达火星,并且在完成任务后离开火星,安全地回到地球上来。这样往返需时约八个月。非常可能,热核火箭将是人们稳妥利用热核反应的开始,在这以后,将陆续出现大规模的热核发电站。

  原子弹和氢弹都是以爆炸的形式来利用原子能,它们的效率正在大力提高。由于热核燃料的价格远较原子弹为低廉,而且它的放射性的危害远较原子弹为少,所以在未来的50年内,将会看到氢弹爆炸的广泛和平利用,比如用来建造海港、开辟水源、挖掘运河、开采矿藏。人们将会利用地下封闭爆炸所产生的热量,得到高压蒸气,用它来发电。

  天然不存在的一种叫反质子的粒子,已在巨型的同步稳相加速器中产生。反质子与质子相碰可使物质完全燃烧,两者的全部物质湮没,转成辐射能量。这样转变成的能量,要比原子核聚变、裂变所释放的大得多。50年内,使这样解放出的巨大能量为人类服务,也不是绝对不可能的事。

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图为位于韶关乐昌坪石的华南教育历史研学基地纪念柱上的卢鹤绂像。

  50年内,科学家对原子核和基本粒子的研究,将会有不少新的发现,其中说不定会出现更有效地解放出物质中潜在能量的新方法,从而改变了原子能应用的面貌。在各门科学的研究工作中,放射性同位素的应用也一定会有新的发现。在未来的50年中,人类的科学知识将会以无比的速度丰富起来。它给人类带来的好处将是难于想象的。

 

  (本文由施瑛推荐,南粤古驿道网采编整理。如涉及版权等问题,请与南粤古驿道网联系。)

责任编辑:彭剑波