书城自然科学当代中国科技1000问
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第100章 能源环保(11)

资源有偿占有是资源使用者在取得资源使用权时必须付出一定的费用或者代价。对资源所有者和出让国有资源使用权拥有者而言,以资源使用权换钱;对资源使用者而言,花钱买资源使用权。资源有偿占有制度针对过去资源开采者无偿占有资源,仅在销售、自用、捐赠、收购环节缴纳资源税,而作为占有、开采国有资源环节并未缴纳资源有偿占有、开采税(费)的现状,将对有关资源有偿占有、开采施行税、费政策,并将矿产、水等资源纳入资产领域,进行资产化管理,彻底改变传统的资源观念。2006年10月,山西、内蒙古、黑龙江、安徽、山东、河南、贵州、陕西8个煤炭主产省(区)启动煤炭资源有偿使用制度,将对无偿占有属于国家出资探明的煤炭探矿权和无偿取得的采矿权的企业进行清理,严格依据国家规定对剩余资源储量评估作价,并缴纳探矿权、采矿权价款。

矿山环境恢复补偿机制是怎样的

矿山环境恢复补偿机制是在对废弃矿山、老矿山的生态环境恢复与治理中,为了加快治理与恢复矿山生态环境,按照“谁投资、谁受益”的原则,采取收取矿山生态环境恢复保证金等补偿做法的机制。根据这一机制,新建和已投产生产矿山企业必须制订矿山生态环境保护与综合治理方案,报经主管部门审批后实施。对废弃矿山和老矿山的生态环境恢复与治理,按照“谁投资、谁受益”的原则,将开采与治理、恢复的进程并举。目前,中国各省市已经制定了一系列的办法,2006年6月,《北京市矿产资源管理条例修正案(草案)》增加了建立矿山生态环境恢复补偿机制的内容,规定“市和区、县地质矿产行政主管部门会同有关部门对本地矿区生态环境进行监督管理,保障资金和治理措施有效落实”。云南省国土资源厅也已起草收取矿山地质环境保证金的实施办法。

重要资源储备制度有何规定

重要资源储备制度是对石油、铜、铀、煤炭等重要矿产资源和非能源短缺性矿产资源进行国家战略储备和商业储备,并分期、分批将上述能源和重要矿产资源纳入储备序列的一项举措。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出,中国应完善重要资源储备制度,加强国家重要矿产品等资源的储备,调整储备结构和布局,实行国家储备与用户储备相结合,对资源消耗大户实行强制性储备。目前,中国在经济飞速发展时期出现了资源短缺的矛盾,这要求中国在开发利用好资源、节约资源的同时,建立多元、稳定、可靠的资源储备基地,通过合理开发和集约高效利用资源,不断提高资源承载能力,建成资源可持续利用的保障体系和重要资源战略储备安全体系。

中国高通量原子反应堆是何年建成的

建立原子反应堆,是利用核能的必要准备。这对发达国家来说,并不十分困难。而在旧中国,连铁钉都得进口,被称为“洋钉”。新中国就在这样薄弱的工业基础上,以突飞猛进的速度,于1958年建成了第一座重水反应堆。到1980年12月,又建成了高通量原子反应堆,标志着中国核科学技术达到了世界先进水平。这座高通量原子反应堆,每秒钟在1个平方厘米的面积上可以穿过600万亿个中子。正因为这个数量大得难以想象,所以称它为高通量反应堆。这种高通量热中子具有强辐照能力。反应堆配备有完整的工艺实验研究手段和工程试验研究的设施,利用这些实验研究手段和设施可以检验反应堆结构材料的性能、新型燃料元件的特点,并能生产同位素及超铀元素,进行多种原子核物理实验,完全可以和国外同类堆型媲美。核能的出现,是能源工业发展史上一个新的突破,它有利于节约非再生性能源。例如:1千克铀235全部裂变所产生的能量相当于2 400吨标准煤完全燃烧时所放出的能量。经过30多年的努力,中国已掌握了从核原料——铀矿石开采、冶炼,同位素分离到反应堆元件设计、制造到核废料处理、贮存等一整套复杂技术,成为世界上掌握核反应堆技术的少数国家之一。

原子弹、氢弹试验成功意味着什么

1964年10月16日,中国第一颗原子弹在新疆的罗布泊爆炸成功,从此,中国继美国、苏联、英国、法国之后,成为世界上第五个拥有原子弹的国家。中国研制原子弹的工作,是在新中国成立不久,面对帝国主义的封锁和核威胁的形势下,为了保卫新中国的安全,维护世界和平,在经济、技术十分困难的条件下,依靠自己的科学家,从零开始的。在戈壁荒漠和草原深处,建立起了—个从铀矿普查、勘探、开采到铀同位素分离,从核燃料元件制造到反应堆运转这一整个工业生产体系,克服了无数困难,有的科学家甚至献出了宝贵的生命,才取得成功的。这以后,科学家又遵循毛泽东主席“原子弹要有,氢弹也要快”的指示,继续苦战,到1967年6月,中国又成功地爆炸了第一颗氢弹。从第一次原子弹爆炸到第一次氢弹爆炸,中国只用2年8个月,而美国用了7年4个月,苏联用了4年,英国用了4年7个月,法国用了8年6个月。

核聚变能将是未来主导能源吗

核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的主攻课题之一。受控核聚变就是将核聚变产生的巨大能量按人类意愿有控制地释放出来,用以发电。核聚变能将是人类21世纪的换代能源,也是人类未来能源的主导。据科学家推算,目前作为人类主要能源的煤、石油、天然气以及用于产生核裂变能的铀,将在数十年至一二百年内枯竭。同时,上述化石能源也是非常宝贵的化工原料,作为能源消耗十分可惜。其对环境造成的污染也不容忽视,特别是二氧化碳增加造成的温室效应,正严重威胁着人类的生存。因此,清洁能源的开发和利用,就成为人类生存和发展的必需。核聚变能正是一种没有污染的清洁能源。

与太阳能、水能、风能、地热能等清洁能源相比,核聚变能不受时间和地域的限制,更重要的是,它是一种取之不尽的能源。核聚变反应的原料是氢的同位素氘和氚,氘丰富地蕴藏在水中,可人工制取。据实验测定,1升水含有30毫克氘,若全部发生聚变反应,可释放出相当于300升汽油燃烧所放出的能量。如果把全球海水全部通过核聚变转化成能源,按当前世界能源消耗水平可以供全人类使用200亿年。核聚变研究除了可开发永久性的清洁能源外,对军事和国民经济的发展也有重要作用。核聚变研究推动了大功率激光、大功率微波、强流束技术以及低温超导技术的发展,这些技术都是重要的国防军事技术。核聚变中间技术在工业上则有着更广泛的应用前景,如等离子技术、真空技术、磁场技术、超导技术、低温技术、高压大电流技术、射频技术、离子源技术等,这些技术有的可直接为工业服务,有的只需适当改进、开发、转化,就能成为高新技术产品推向市场。

早在20世纪50年代初,美、英、苏等国便开始了核聚变研究。目前全世界已有30多个国家及地区开展了核聚变研究,其中以美国、欧盟各国、日本及俄罗斯发展最快,他们不仅建造了目前规模最大、水平最高的四大装置,而且正在联合设计建造一个规模更大的装置——国际热核实验堆。1991年11月,欧洲国家在进行氘氚反应时,得到了受控核聚变能量;1993年12月,美国一实验装置通过氘氚反应得到64兆瓦能量。这标志受控核聚变的可行性研究在世界上已取得突破。预计在2030年前后,人类将建成第一座热核发电商业堆。

核聚变研究取得了哪些新进展

2001年8月,日本和英国科学家联合开发出一种全新的激光核聚变方法,使用这种新方法,只需要过去一半的能源就能引发核聚变反应。新方法是使用强大的激光照射包裹着重氢(氘)或超重氢(氚)的燃料球来引发核聚变反应,可释放巨大的能量,适合制造小型廉价的核聚变反应堆,有很高的实用价值。据参与该项研究的日本大阪大学激光核聚变研究中心在英国《自然》杂志上发表的论文介绍,科研人员使用激光照射由重氢和碳制成的中空燃料球(直径大约500微米),并对它进行超高密度的压缩,然后使用输出功率为100兆瓦的超高强度激光,在一兆分之一秒的时间内把它加热到数百万摄氏度,进而引发核聚变。这种方法与使用激光照射同时进行压缩和加热的“爆缩加热”方式相比,可节约大约一半的能源,它只用约13千焦耳的能量就能引发核聚变反应。这种方法不仅适合于制造小型廉价的核聚变反应堆,其实验装置的制造成本也有可能大大降低。激光核聚变方式是目前世界上正在研究开发的核聚变手段之一,日本在这方面居领先地位。

另一方面,2003年2月日本文部科学省热核科学研究所的研究人员,用大型螺旋装置把离子温度为8 100万摄氏度的等离子体在磁场中成功封闭了05秒钟,从而向在地球上实现热核聚变大大前进了一步。大型螺旋装置是一种使用螺旋超导线圈产生磁场的装置,该研究所的螺旋装置目前是世界上最大的。2001年12月研究人员曾利用这一装置使离子温度上升到5 800万摄氏度,此后,一直保持离子温度世界最高纪录。太阳的巨大能量就来源于热核聚变,操纵热核反应使之造福于人类,一直是科学家们的夙愿。然而,要在地球实现热核聚变,必须具备4个条件:离子温度1亿摄氏度、电子温度1亿摄氏度、电子密度每立方厘米100万亿个、封闭时间为1秒钟。解决电子温度和电子密度问题已分别具备条件,因此,只要离子温度达到1亿摄氏度,加上此次实验突破,在地球上实现热核聚变将不再是一个遥远的梦。

何谓无线输电

科学家认为,人类能源消耗量巨大,今后数十年内,全球将面临能源危机。从目前看,核能和包括太阳能、风能等在内的可再生能源将是未来的能源,但它们却各有弊端:核能产生的核废料使它成为一块烫手山芋;太阳能、风能受限于自然环境,此外,由于电力自身的两大缺点——不能储存和不易传输,因此,即使未来大量使用太阳能发电,人们也难以将沙漠中太阳能板产生的电能用电线输送到遥远的人类居住区。针对上述情况,具有远见的科学家在20世纪的后十几年便开始着手研究无线电力传输技术。法国国家科学研究中心的科学家古依·皮格努莱特、美国阿拉巴马州立大学教授理查德·福克和日本河边大学教授鹿谷信顺都是该项新技术的开拓者。

根据科学家构想,未来的无线电力传输系统将解决电力生产和输送两大问题。首先,他们计划将50千米宽的太阳能板安装在月球上或在地球太空轨道上飞行,由于这时的太阳能板不像在地球上那样受空中云彩、大气尘埃以及白昼交替的影响,因而接受的光照将比在地球上多8倍,电能产生后,科学家构想的第二步便是通过微波束把电能传向地球,由地面上长达10千米的矩形天线接收。每套由空中太阳能电池板和地面接收装置构成的电力产生无线传输系统,其发电量相当于一座地面核电站。

无线电力传输工程规模巨大,不亚于当年巴拿马运河的开凿和英吉利海底隧道的建造。如此工程,资金是最大的问题。科学家希望在月球上利用机器人采集月球材料建造大型太阳能电池板的设想要让商业银行家信服,目前也许还是天方夜谭。另外,尽管在月球上建太阳能电池板比在地球空间轨道上建耗费要小得多,但要立刻盈利仍然十分困难。皮格努莱特认为现在唯一的希望是政府投资,而要获得工程经费,科学家必须向全球的政策制定者证明天空无线电力传输的优越性。

中国能源面临着怎样的困境呢

近年随着经济结构的调整和国企的重大改革,能源从表面的供需情况来看有所缓解。但是从中国的长期发展来看,能源情况还是很严峻。发展经济需要能源,我们要争取达到中等发达国家的水平,需要用几十年比较高的发展速度,对能源的需求是很大的。另一方面,我们现在的人均能源消费水平非常低,而且人均占有的能源量也很低,不能达到发达国家的水平,今后来自能源方面的压力非常大。

中国已探明的人均能源可采储量有限。现在发达国家的消费水平是人均年7吨标准煤或47吨标准油,如果中国按这个标准去消费,要不了几十年,所有能源就会消费光。中国的人均可采煤储量只有全世界人均水平的55%,石油只有全世界人均储量的11%,天然气只有5%左右。但我们的能源消费总量已经很高,1998年已是世界上第二大能源消费国。我们人均能源消费低,特别是优质能源消费低,1998年仅仅是097吨标准煤,不足世界平均水平的一半,仅仅是发达国家的1/7。贫困山区的消费水平仅仅是世界平均水平的4%~7%。而且我们长期以来能源消费的结构变化不大,都是以煤为主,占3/4,与发达国家差距很大。此外,在能源方面还主要有以下几个问题:

中国经济发展水平还很低,但能源消费总量非常大,人均能耗却很低。目前全世界人均GDP达到了5 339美元,中国在1998年只有727美元,2000年约为800美元。尽管中国在世界上已经是个经济大国,总体经济实力位列第七,能源消费总量占到了世界的10%,占第二位。但人均能耗(这是反映人民生活水平的一个重要指标)世界为147吨标准油,中国还不到07。美国约为8吨标准油,我们仅为它的1/12。如果中国的人口达到15亿,能耗也达到目前的世界平均水平,总耗能量就是目前水平的3倍,那是非常可怕的。如果达到欧盟国家目前水平,我们的能耗就相当于目前全世界的能源消费,这可能吗?有那么多能源来供应吗?能不能可持续?这种简单的描述就可看到我们未来的经济发展面临的能源问题是非常严峻的。