最近日本决定要往大海里面倒核废水,这让周边的邻国都非常气愤。这简直是太不负责任了。
日本这个国家号称处处讲究,几万人的聚会现场可以没有一张废纸,很多人嘲讽中国人不讲究,但中国人绝对干不出这种事来。日本典型的是有小礼,无大节。
在气愤之余,国人纷纷学起了核科学相关的知识,什么氚啊,核辐射剂量,Sv(希沃特)的含义。我今天稍微来科普一下,顺便介绍我国相关的大学。
核能我们世界的发展基础是能源的利用。想当年,钱学森所说的亩产万斤,如果能量利用超过一定比例,这是完全有可能的。如果能源足够,我们完全可以让天上挂满10个太阳,瞬间沧海桑田,星辰大海也不在话下。
可惜,我们这么高的能源利用效率。
现在我们用的能源大部分都来自于太阳,木柴、煤、石油、天然气等等。大家想过没有,太阳或者说恒星的能量来自于哪里?来自于自身的质量。
爱因斯坦的质能方程:能量=质量*光速的平方。质量越大的物体,能量越大。一个微小的原子核,如果把它砸破,就会释放出巨大的能量。这就是原子弹的原理。这是核裂变产生的能量。如果把几个轻的核聚合成重核,那释放的能量更为可怕,这就是核聚变,恒星发光的原理,也是氢弹的原理。
当然,原子弹和氢弹的威力太大,人类如果要滥用的话,那人类就不复存在了。当时,爱因斯坦就说过,如果发生核大战,那下一次世界大战肯定是拿石头打仗了。其实,爱因斯坦乐观了,现在核弹的总当量把人类足够毁灭很多次了。
总之,人类发现了核能的威力,既然不能用于武器,那就当能源用吧。
核电站和辐射上世纪50年代,核电站就开始兴建了。美国第一个,英国、法国、苏联、加拿大和瑞典陆陆续续都开始有了。我国是上世纪80年代,第一个是秦山核电站,第二个是广东大亚湾核电站。
核电站就是利用核反应堆产生热能,再把热能转化为电能。对于现在大多数的核反应堆产生热能的方式就是烧水,把水烧开变成蒸汽,蒸汽再推动电机,转为电能。这种核反应堆就叫沸水堆。福岛核电站就是沸水堆。
福岛核电站是世界上最大的核电站之一,分成福岛一站,福岛二站,一共10个机组。
核反应堆用的燃料是铀。铀是自然界产生的最重的物质,放射性物质。铀,反应堆烧剩的乏燃料,核废水,水里包括氚,这些都是放射性物质。因此,对于核电站来说,辐射防护是里面最关键的一件事情。
放射性物质对人体有害,最根本的原因是:这种物质自发地向外辐射α粒子、β粒子或γ射线。这些中子、高速电子流或者高速光子射到人身上,跟机枪扫射,子弹打在人身上一样,嗖嗖地钻进去,甚至改变了基因。核能用来生物育种就是这个原理。如果用在人身上,那大家想想,是什么后果?
如果不小心把放射性吞到肚子里,那就是在身体里对你扫射。
不过如果控制剂量,也是有用的。在治疗癌症时候用的放疗和化疗,就是让微量放射性物质对肿瘤进行扫射,杀死它们。
为了描述核辐射对人的影响,用了Sv(希沃特)这个单位。
福岛的核废水普通核废水量很少,而且辐射剂量不大。但福岛核电站在2011年的地震中出问题了,核泄漏。其实之前就问题不断,毕竟这个核电站很老了,资本家又是想尽量省钱。这事故被原子能机构评为7级事故,这个级别跟切尔诺贝利核电站的事故等级一样。
7级就意味着大部分的放射性物质向外泄露。那怎么阻止这个泄漏呢?几个措施,让燃料停止燃烧,冷却。外面造一个钢筋混凝土石棺,把这些放射性物质封存起来。
具体如何处理,大家可以看看切尔诺贝利核电站的纪录片,人类历史上最大的核事故。但有一说一,苏联虽然一开始各种错误,但最终承担起了这个责任,拿人命去填,把切尔诺贝利的事故基本解决了。
当时征调了几万人,挖地道,放冷却装置。最危险的是去反应堆屋顶,每个人只能在屋顶上待45秒,然后下来。
这些去的人很多很早就去世了。
本来觉得这是正常操作。到了福岛,发现一切都变了。
福岛事故发生后,东电没有什么人,最后从社会上招募了50人去处理这件事。大家跟切尔诺贝利事故比比人数,当然切尔诺贝利核电站是爆炸,更惨烈,范围更大。但从等级来说,是一样的。
同样也是冷却,福岛在海边,于是注入了很多的海水和淡水来冷却。所以,虽然核电站也停止运营了,但冷却一直在进行。这就是核废水产生的原因。
总之,如果换其他一个国家,可能在一开始就控制住了,不会到现在。更不用说往海里倒核废水。
至于这个核废水里面究竟有什么东西,是不是只含氚?没人知道。这是问题的关键。
核科学与技术专业好,关于核电站和辐射防护的科普到此为止。下面聊聊我们哪些大学开设了这个专业。下图是第四轮学科评估的结果。
这些大学怎么记呢?
大家想想,两弹元勋来自于哪些学校;或者在九院或者核导弹制造厂附近有哪些学校;还有就是原核工业部的院校。
原子弹在一开始,是最顶尖的科学家研究的事,国外如此,国内也是如此。所以,核科学一开始就是在最顶尖的几所大学开设,清华、北大、交大(分拆成了上交大和西交大)、中科大。
尤其清华,两弹一星元勋里校友最多,这块是最强的。清华现在的高温气冷堆技术是世界上最先进的反应堆,属于第四代反应堆技术。另外,清华核技术在民用上也用得非常好,像在地铁、铁路、集装箱等的安检都有清华同方威视的影子,这就是从清华核物理脱胎出来的一家公司。
这里面的哈尔滨工程大学,记住不是哈尔滨工业大学,它的前身是哈军工的海军工程系,潜艇什么的都需要加核。哈工程最有名的就是三海一核。三海就是海洋开发、海军装备和海洋运输(船舶制造)。
原核工业部下属有两所大学:东华理工大学和南华大学。其实还有一所苏州医学院,但被苏州大学合并了。东华理工大学的前身是华东地质学院,就是找矿的,原子弹需要铀矿。中国是一个贫铀国,所以找矿是件重要的事情。南华大学主要是核电子学,说白了就是检测核辐射的量,核防护和核安全。
成都理工大学跟华东理工大学一样,原名叫成都地质大学,也是找放射性矿的。
四川大学和兰州大学就不用说了。在四川,有我国的工程物理研究院(九院),那是原子弹和氢弹的研究中心。兰州大学周边有不少导弹发射基地,还有核导弹制造厂。
就业现在核物理是一个冷门学科,就业面比较窄,去核相关的研究所,核潜艇、核导弹部门,最多的是核电站,也有去搞核医学的。如果是辐射防护专业的,可以去医院或者医疗器械公司工作。
从就业地点来说,也是比较偏僻,即便是核电站,也是远离城市。很多人转行,因为核电子学跟普通电子学区别不大,搞辐射计算的,也很容易转到其他专业。
但如果不考虑就业地点,其实工作还行,首先竞争不太激烈,只要你愿意去这些单位,都比较好找工作。其次,其实收入不低,当然跟计算机、金融没法比,但肯定是当地中上以上的,而且属于大型国企,福利之类的还行。
因此,如果家境一般的普通孩子,读一个这样的专业也可以。
大家说呢?
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