Các nguồn năng lượng và môi trường

bài này của Oshin@
Em xin bổ sung phần tổng hợp hạt nhân (mục 2.2), ngoài phản ứng xảy ra trong điều kiện 400 triệu độ (giữa hai đồng vị H (2-1) ) còn có phản ứng sau (giữa đồng vị H(2-1) và H(3-1):
H(2-1) + H(3-1) ----> nơtron (1-0) + He (4-2)
Phản ứng xảy ra ở 45 triệu độ
Oshin

bài này của Oshin@

Bạn thân mến, bạn vào 2 cái link này để xem thử về công nghệ làm giàu Uranium bằng Laser (mình search trên Google thôi chứ cũng không có tài liệu gì) :
http://www.silex.com.au/new/s03_about_silex/s30_1_content.html
http://www.llnl.gov/str/Hargrove.html
Mình đã có xem qua, tóm tắt tổng hợp lại một số ý chính cho bạn dễ đọc nha.

​

Quặng Uranium chứa 3 đồng vị : U-238 (99,28%), U-235 (0,7%), và U-234 (<0,01%). Nhiên liệu cho các lò phân hạch thông thường chỉ là đồng vị nhẹ U-235. U-235 lại chiếm tỉ lệ quá nhỏ nên quặng phải được tinh lọc sau khi khai thác để gia tăng hàm lượng U-235 lên khoảng 3%. Người ta gọi đây là quá trình "làm giàu" Uranium.
http://www.silex.com.au/new/_images/s03_about_silex/s03_01_uraniumDiagram.gif
1.Làm giàu Uranium bằng LASER là một trong những ứng dụng của công nghệ phân tách các đồng vị bằng kích thích LASER.(SILEX : Seperation of Isotopes by Laser Excitation hay LIS : Laser Isotope Separation).
Nói thêm : Công nghệ SILEX thường được sử dụng trong việc làm giàu các đồng vị tự nhiên hiếm của một số nguyên tố. Ứng dụng của SILEX (làm giàu - tức là phân tách các đồng vị hiếm của một số nguyên tố như):
-Trong lĩnh vực hạt nhân : Uranium, Zirconium
-Trong chế tạo chất bán dẫn : Silicon, Carbon
-Trong chẩn đoán y khoa : Carbon, Oxygen
2.SILEX (hay LIS) là một công nghệ mới (được phát triển từ năm 1975) có nhiều ưu điểm hơn so với các công nghệ dùng để tách đồng vị trước đây (phương pháp ly tâm khí với thiết bị calutron (gas centrifuge-electromagnetic method -phương pháp điện từ ?) và phương pháp khuếch tán khí (gaseous diffusion ?) - đã có từ năm 1944 :
-Công nghệ LIS chỉ dùng 5% lượng điện tiêu thụ so với thiết bị khuếch tán khí.
-Công nghệ LIS chỉ gồm vài giai đoạn, cải thiện và rút ngắn đáng kể quy trình so với hàng trăm đến hàng ngàn công đoạn đòi hỏi bởi các công nghệ cũ.
===>Nhà máy tốn ít mặt bằng hơn, chi phí xây dựng thấp hơn.
-LIS giảm thiểu thất thoát Uranium khoảng 30% so với 2 công nghệ cũ.
-Thay vì sử dụng UF6 (Uranium Hexàluoride-nguyên liệu ban đầu cần thiết đối với các quá trình công nghệ cũ), LIS sử dụng kim loại Uranium ít độc hại hơn.
===>An toàn về môi trường, sức khỏe...hơn.
http://www.llnl.gov/str/gifs/Hargrove1.gif
3. Cơ sở lý thuyết :
Công nghệ LIS dựa trên nguyên tắc rằng : Các đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố, tuy tính chất hóa học giống nhau nhưng lại hấp thụ các màu sắc khác nhau của tia sáng LASER. Vì vậy, các đồng vị của hầu hết các nguyên tố có thể được phân tách bằng LASER nếu nó có thể hóa hơi một cách hiệu quả ở dạng nguyên tử (để dễ dàng ion hóa).
Trước tiên, kim loại Uranium được hóa hơi ở thiết bị tách trong một buồng chân không. Sau đó, dòng khí được chiếu sáng bằng LASER đã được điều chỉnh chính xác đến một màu sắc chọn lọc với năng lượng chỉ bị hấp thụ bởi U235. Thế nên chỉ có những nguyên tử U235 bị ion hóa, các đồng vị khác của U không bị ảnh hưởng. Các nguyên tử U235 đã bị ion hóa giờ mang điện tích dương do đó dễ dàng được thu lại trên bản thu tích điện âm trong thiết bị tách.
http://www.llnl.gov/str/gifs/Hargrovebox.gif
Oshin

bài này của Oshin@
3.1.Năng lượng mặt trời (Solar energy)
Năng lượng khổng lồ của mặt trời được sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch trong nhân, ở nhiệt độ lên đến 15 triệu độ :
4 H (1-1) ----> He (4-2) + 2 positron + 2 neutrino + 2 photon gamma
Mỗi giây, mặt trời thiêu hủy khoảng 700 triệu tấn Hydro thành "tro" Heli, biến thành năng lượng và mặt trời nhẹ đi chút ít. Đến nay, phản ứng nhiệt hạch đã tiêu thụ khoảng 50% lượng Hydro trong nhân. Mặt trời đã tồn tại cách đây 4-5 tỉ năm và vì thế, nó sẽ còn tỏa sáng thêm khoảng 5 tỷ năm nữa, trước khi nguyên tử Hydro cuối cùng biến thành năng lượng.
Phần lớn năng lượng mặt trời bị phân tán vào vũ trụ, chỉ một phần rất nhỏ của nó đến được trái đất, nhưng "lượng nhỏ" đó cũng đã lên đến 1,73.(10 lũy thừa mũ 14) Kw !
Cường độ bức xạ mặt trời (BXMT) thay đổi theo vĩ độ, mùa, giờ trong ngày và độ mây che phủ.
-Vùng vĩ độ thấp, gần xích đạo, nhận được nhiều bức xạ mặt trời hơn vùng vĩ độ cao, gần hai cực.
-BXMT mùa hè nhiều hơn mùa đông.
-BXMT có cường độ cao vào buổi trưa và thấp hơn vào bình minh hay hoàng hôn.
-Mây hấp thu một ít NLMT, vì vậy làm giảm cường độ bức xạ.
Các công nghệ NLMT hiện nay vẫn chưa phổ biến rộng rãi, phần lớn vì chi phí ban đầu cho việc chuyển hóa năng lượng còn cao và hiệu suất thu thập còn thấp. Tuy nhiên, sử dụng NLMT về lâu dài sẽ kinh tế và sự tiên bộ của KHKT đang ngày càng nâng cao hiệu suất thu thập NLMT.
Một nguồn năng lượng lý tưởng, không ô nhiễm, sẵn có khắp mọi nơi và gần như vô tận. Năng lượng mặt trời sẽ ngày càng quan trọng trong tương lai.
Kỳ sau : Sử dụng năng lượng mặt trời

bài này của Oshin@
NLMT được sử dụng theo 2 hướng chính : sưởi ấm nhà cửa bằng hiệu ứng nhà kính và phát điện.
(1) Sưởi ấm :
Không khí bên trong nhà kính giữ ấm hơn không khí bên ngoài suốt những tháng đông lạnh. Dạng làm ấm này một phần nhờ vật liệu (thủy tinh ) bao phủ bên ngoài. Lớp kính trong suốt đối với những ánh sáng thấy được nhưng không cho bức xạ nhiệt (hồng ngoại) truyền qua. Vì bức xạ hồng ngoại không thể xuyên qua kính, nhiệt không thoát ra được, không khí bên trong liên tục ấm dần.
a. Hệ thống sưởi ấm thụ động (Passive solar heating : PSH) :
Ở hệ thống này, NLMT sưỏi ấm nhà ở không cần bơm hay quạt để phân phối nhiệt thu được. Một số đặc trưng thiết kế được dùng trong hệ thống để sưởi ấm nhà ở vào mùa thu đông và giúp chúng giữ mát vào mùa hè.
Ví dụ như, ở Bắc Bán Cầu, các cửa sổ lớn hơn đối mặt về hướng Nam nhận được nhiều ánh sáng trong ngày hơn các hướng khác. Ánh sáng mặt trời đi xuyên qua cửa sổ, nhiệt được giữ lại trong sàn, tường, bể chứa nước... Nhiệt này có thể lưu chuyển suốt căn nhà một cách tự nhiên nhờ đối lưu (dòng tuần hoàn do không khí nóng bay lên và không khí lạnh chìm xuống). Các nhà ở với hệ thống PSH phải được cách nhiệt tốt để nhiệt tích tụ không bị mất mát.
b. Hệ thống sưởi ấm chủ động (Active Solar Heating : ASH) :
Ở hệ thống này, một loạt các thiết bị (thường đặt trên mái nhà) được dùng để thu thập NLMT. Thiết bị thu thập phổ biến nhất là một panel mặt trời phẳng hay một tấm kim loại đen trong một hộp cách nhiệt. Nhiệt hấp thụ truyền cho chất lỏng hoặc không khí bên trong panel. Sau đó các chất lỏng hay khí này được bơm vào bồn dự trữ thường đặt ở tầng hầm. Mặc dù hệ thống này có thể dùng để sưởi ấm không gian nhà ở hay dùng để làm nóng nước nhưng nó đặc biệt hiệu quả đối với công dụng thứ hai (đun nóng nước).
Điều hòa không khí bằng NLMT (solar air con***ioning) mặc dù khả thi về mặt kỹ thuật nhưng còn đắt đỏ và vì vậy chưa phổ biến trên thị trường cho các hộ gia đình.
Kỳ sau : Sử dụng NLMT để phát điện
Được sửa chữa bởi - oshin vào 07/02/2002 13:43

bài này của Oshin@
(2)Phát điện :
a. Phát điện từ nhiệt mặt trời : (Solar Thermal Electric Generation) có một số hệ thống khác nhau sử dụng nhiệt mặt trời để phát điện.
Nguyên tắc chung, chúng tập trung ánh sáng mặt trời để tạo nên nhiệt độ cao.
-Hệ thống dạng máng gương : điều khiển bằng máy vi tính, có thể quay theo mặt trời để đạt hiệu quả tối ưu. Chúng tập trung ánh sáng vào những ống chứa đầy dầu, đun nóng dầu lên đến 390 độ C. Dầu nóng được lưu chuyển đến hệ thống trữ nước và đun nóng nước thành hơi quá nhiệt làm quay máy phát điện (ngoài ra, hơi quá nhiệt còn có thể được ứng dụng trong các quy trình công nghệ kỹ thuật khác hay đẻ khử mặn v.v...). Dạng này cần một hệ thống dự bị (backup system) thường là khí thiên nhiên để phát điện vào buổi tối hay suốt những ngày nhiều mây. Một hệ thống nhiệt mặt trời lớn dạng máng gương này đang hoạt động ở sa mạc Mojave, Nam California.
-Hệ thống nhiệt mặt trời dạng đĩa : ở White Cliffs, bang New South Wales, Úc, sử dụng các đĩa có hình dạng giống như chảo parabol vô tuyến, phản xạ năng lượng vào một tâm điểm, làm cho nước đi qua tâm điểm biến thành hơi, quay tuabin chạy máy phát điện. Một computer điều khiển hướng các đĩa quay về phía mặt trời. Thiết kế tiến bộ này có vẻ hiệu quả hơn trong mùa đông và ở những vĩ độ cao. Nó tạo ra nhiệt độ cao đến 1500 độ C (so sánh với 390 độ C ở hệ thống máng gương).
-Tháp năng lượng mặt trời là một hệ thống khác gồm một tòa nhà cao hay một cái tháp được bao quanh bởi vô số gương. Các gương được điều khiển bằng Computer chuyển động theo hướng mặt trời, tập trung bức xạ vào một trung tâm thu nhận ở đỉnh tháp. Ở đó, chất lỏng tuần hoàn (muối nóng chảy) được đun nóng để tạo ra hơi nước phát điện. Do muối chảy giữ nhiệt nên một phần nhiẹt có thể giữ được để phát điện vào ban đêm. Các tháp mặt trời đang thử nghiệm ở Mỹ, một số nước Châu Âu và Nhật Bản.
Kỳ sau : Pin mặt trời

bài này của Oshin@
b. Pin mặt trời : (Tế bào quang điện mặt trời)
Có thể chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng bằng cách sử dụng các tế bào quang điện (Photovoltaic Solar Cells : PVs) dạng tấm phim mỏng bằng tinh thể silicon, phát điện khi hấp thu năng lượng mặt trời (hiện tượng quang điện). Các PVs được xếp trên những panel lớn.
Công nghệ PVs hiện tại (cũng được dùng để cung cấp năng lượng cho vệ tinh, đồng hồ, máy tính bỏ túi...) có một số hạn chế, cản trở việc ứng dụng rộng rãi nó để phát điện. Bởi vì, PVs chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất không cao, mặc dù hiệu suất đã cải thiện nhiều so với các thập kỷ trước. Bất lợi khác là chi phí sản xuất PVs để phát điện khá đắt và lượng panel mặt trời dùng trên quy mô lớn đòi hỏi diện tích vùng đất lớn. Mặt tích cực, PVs phát điện không gây ô nhiễm và ít phải bảo quản, chu cấp.
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể nhưng khả năng dùng các PVs để phát điện trên quy mô lớn xem ra vẫn còn khó thực hiện. Đơn giản vì chúng ta không đủ không gian. Với hiệu suất như hiện nay, cần phải có hàng ngàn mẫu (đơn vị diện tích) panel hấp thu NLMT để sản xuất ra lượng điện năng bằng vói lượng sản xuất từ một nhà máy điện thông thường.
Tuy nhiên, dùng PVs cho quy mô nhỏ lại khá khả quan., nhất là đối với các vùng thôn quê xa xôi ở những nước đang phát triển, sẽ kinh tế hơn là kéo dây điện về. Cho đến năm 1995, ước tính đã có 250.000 hộ gia đình ở các nước đang phát triển thuộc Châu Á, Mỹ Latinh và châu Phi đã cài đặt trên mái nhà của họ (dưới sự trợ giúp của các tổ chức quốc tế), cung cấp điện năng để thắp sáng, xay bột, bơm nước...
Kỳ sau : Solar Hydrogen
Được sửa chữa bởi - oshin vào 07/02/2002 21:12

bài này của Oshin@
Solar Hydrogen :
Điện mặt trời tạo ra từ hiện tượng quang điện có thể dùng để tách nước thành khí oxy và hydro. Hydro cũng có thể sinh ra từ các nguồn năng lượng thông thường như nhiên liệu hóa thạch (hóa khí than) nhưng lại gặp các vấn đề môi trường liên quan. Vì lẽ đó, chúng ta giới hạn đề cập nhiên liệu Hydrogen sản xuất từ điện mặt trời.
Hydrogen là một nhiên liệu sạch, nó cháy tạo ra nước và nhiệt, không có SO2, CO hay CO2.. Nó có sinh ra một số Nitơ oxit nhưng với lượng rất nhỏ. Hydrogen có thể cung cấp năng lượng cho vận chuyển (dưới dạng các ôtô chạy điện dùng Hydrogen) cũng như sưởi ấm nhà ở và phát điện. Chú ý, Hydro là khí dễ cháy, đôi khi có thể gây nổ.
Có vẻ như thật lãng phí khi dùng NLMT để sản xuất Hydro rồi sau đó lại dùng Hydro để làm nhiên liệu phát điện phải không. Thế nhưng, thực ra thì chúng ta biết rằng, điện năng sinh ra từ PVs không thể lưu trữ lâu được, nó phải được sử dụng ngay lập tức. Do đó, giải pháp "Hydro" đã đưa ra một phương thức tiện lợi để lưu trữ NLMT ở dạng hóa năng. Dạng nhiên liệu Hydro này có thể vận chuyển bằng đường ống dẫn.
*****************************************************************
http://vnexpress.net/Vietnam/Khoa-hoc/2001/10/3B9B552D/
Xe buýt chạy bằng năng lượng mặt trời
Xe buýt loại này không gây ô nhiễm.

Loại xe này sẽ được sử dụng tại Cambridge (Anh), và Gotland (Thụy Điển). Những người khởi xướng dự án thuộc Đại học Cambridge cho hay, xe buýt kiểu mới của họ chỉ giải phóng hơi nước mà không xì ra những đám khói gây ngạt thở.
Phương tiện vận chuyển công cộng "xanh" này sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện bằng cách tách rời hydro và ôxy trong nước. Sau đó, xe buýt sẽ sử dụng nhiên liệu là hydro và thải ra hơi nước.
Tại Cambridge, dự án này mang tên "Usher" sẽ được thử nghiệm trên một tuyến đường từ trung tâm thành phố đến khu vực phía tây. Các pin quang điện sẽ được đặt trên nóc một toà nhà. Tại Gotland, các tấm panô mặt trời sẽ được đặt trên nóc của một số công sở. Ủy ban châu Âu tài trợ dự án này và sẽ cho thực hiện vào năm 2002.
FPTnet (theo Sciences et Avenir)
Kỳ sau : Hồ mặt trời

bài này của Oshin@
Hồ mặt trời (Solar Ponds)
Nước hấp thu NLMT nên có thể xây hồ nhân tạo để thu NLMT. Hồ MT thường được đào sâu từ 1 đến vài mét và lót mặt trong bằng plastic đen. Nhiệt độ dưới đáy hồ có thể lên đến 100 độ C trong khi nước trên bề mặt vẫn giữ ở nhiệt độ không khí.
Ở điều kiện bình thường, nước nóng dâng lên trên mặt do nó có tỷ trọng nhỏ hơn nước lạnh. Tuy nhiên, nước ở đáy hồ mặt trời tỷ trọng nặng hơn nước bề mặt do sự hiẹn diện của muối. Vì vậy ít có sự hòa trộn xuất hiện giữa các lơp nước.
Một vấn đề liên quan đến hồ mặt trời là lượng đất nó cần khá lớn và mối nhiễm mặn tiềm tàng, nếu như nước lợ trong hồ rò rỉ ra xung quanh.
Sử dụng hồ mặt trời vẫn còn đang ở giai đoạn thử nghiệm. Ở Israel, người ta thử nghiệm một nhà máy nhỏ phát điện từ một hồ mặt trời chứa nước mặn của Biển Chết.
Kỳ sau : Năng lượng sinh khối (Biomass Energy)

bài này của Oshin@
3.2 Năng lượng sinh khối (Biomass Energy)
Sinh khối chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng tử mặt trời tích lũy trong thực vật qua quá trình quang hợp. Sinh khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v..v..), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm.
Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí... được đốt để phóng thích năng lượng. Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ (charcoal) cung cấp phần năng lượng đáng kể trên thế giới. Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trên nguồn năng lượng chính từ sinh khối. Con người đã sử dụng chúng để sưởi ấm và nấu ăn cách đây hàng ngàn năm. Hiện nay, gỗ vẫn được sử dụng làm nhiên liệu phổ biến ở các nước đang phát triển.
Sinh khối cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như mêtanol, êtanol dùng trong các động cơ đốt trong; hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình .
Kỳ sau : Ích lợi của năng lượng sinh khối

bài này của oshin@
Ích lợi của năng lượng sinh khối
(1) Lợi ích kinh tế
-Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát triển NLSK, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thu hoạch...)
-Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết bị chuyển hóa năng lượng.v.v..
-Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu.
(2) Lợi ích môi trường :
Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi to lớn cho môi trường .
-NLSK có thể tái sinh được.
-NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu. Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích.
Đốt sinh khối cũng thải ra CO2 nhưng mức S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum. Ta cũng có thể cân bằng lượng CO2 thải vào khí quyển nhờ trồng cây xanh hấp thụ chúng. Vì vậy, sinh khối lại được tái tạo thay thế cho sinh khối đã sử dụng nên cuối cùng không làm tăng CO2 trong khí quyển.
Như vậy, phát triển NLSK làm giảm sự thay đổi khí hậu bất lợi, giảm hiện tượng mưa axit, giảm sức ép về bãi chôn lấp v..v...
Tuy nhiên, ta cần lưu ý rằng, nếu tăng cường sử dụng gỗ như một nguồn nhiên liệu sinh khối thì sẽ gây những tác động tiêu cực đến môi trường. Khai thác gỗ dẫn đến phá rừng, xói mòn đất, sa mạc hóa và những hậu quả nghiêm trọng khác. NLSK có nhiều dạng, và những ích lợi kể trên chủ yếu tập trung vào những dạng sinh khối mang tính tái sinh, tận dụng từ phế thải nông lâm nghiệp.
Kỳ sau : Etanol từ sinh khối