《能源转型:从煤炭到天然气与核能》 New

在20世纪中叶,美国经历了一场深刻的能源转型。这场转型涉及到了煤炭、天然气以及新兴的核能等主要能源形式。在这个过程中,涌现出了许多引人注目的人物和事件。

一、煤炭工人的抗争与天然气的发展契机

(一)煤矿工人联合会与约翰·刘易斯

煤矿工人联合会(United Mine Workers)在美国的能源格局中曾经扮演着举足轻重的角色。其领导人约翰·刘易斯(John L. Lewis)是一个极具影响力的人物。他于1880年出生在艾奥瓦州,是来自威尔士的一个煤矿工人的儿子。刘易斯面如雄狮,口若悬河,在工会事务中展现出了强大的领导力。例如,在二战结束之后,当美国对工资和价格的控制解除时,刘易斯带领着60万名联合煤矿工人罢工。这无疑给当时的美国社会带来了巨大的冲击。当时的美国总统哈里·杜鲁门(Harry S. Truman)并不乐见这样的罢工局面,因为这可能会扰乱国家刚刚恢复正常的经济秩序。

刘易斯惯用的罢工口号是“不签合同,矿工不开工”。在1946年春,他号召煤炭工人罢工。然而,他的这一举动在很多人看来并没有充分的理由,因为他同意继续谈判的情况下就宣布罢工了。杜鲁门总统为了应对这种局面,行使行政权力接管了煤矿。在政府接管之后,劳工合同得以谈成。但是,刘易斯似乎并不满足于此,他在11月的第一天发出通知说要在某个特定的一天重新考虑手里的合同,实际上就是想再次号召罢工。这次罢工持续了17天,刘易斯最终承认自己做得过头了。这个过程就像一场激烈的博弈,刘易斯就像是一个倔强的棋手,试图通过自己的手段为矿工们争取更多的利益,但有时候也会陷入过度激进的困境。

有趣的是,《华盛顿邮报》报道说刘易斯在1945年就将他在伊利诺伊州斯普林菲尔德市的住所从烧煤改为用天然气。这件事让刘易斯的人品进一步受到质疑,仿佛他自己都放弃了煤炭这种传统的能源形式而转向更清洁的天然气,却还在为煤炭工人争取权益时采取如此极端的方式。不过,这也从侧面反映了天然气已经开始逐渐进入人们的视野并被认可为一种替代能源。

(二)天然气的发展

刘易斯在1946年11月呼吁再次罢工,这一行为反而激励了那些一直在推动将“大管线”和“小管线”转用来输送天然气的人。天然气在所到之处都开始取代煤炭作为能源。美国众议院举行了听证会来讨论这些问题。田纳西天然气公司暂时租用了这些管道向阿巴拉契亚地区输送天然气,以解决该地区冬季能源不足的危机。得克萨斯东部运输公司在1947年2月8日中标,以1.43亿美元的价格买下了“大管线”和“小管线”,用于向美国东北部输送天然气。这两条管道直到今天都在继续运作,这表明当时对于天然气基础设施建设的投资是非常有远见的。天然气作为一种相对清洁、高效的能源,它的兴起标志着美国能源结构正在发生重要的转变。

二、化石燃料与核能在战后的地位

(一)三种主要化石燃料的地位

到了1950年,三种主要的化石燃料——煤、石油和天然气——在不同程度上满足了美国以及其他发达国家庞大的能源需求。如果从全球范围来看,煤炭的使用份额在下降。这是由于煤炭开采和使用过程中存在诸多问题,如环境污染、安全隐患等。相比之下,石油逐渐接近了主导地位。石油不仅在交通运输领域有着不可替代的作用,而且在工业生产等方面也发挥着重要作用。而天然气则刚刚开始进入世界市场,它以其清洁、高效的特点吸引着越来越多的关注。

(二)核能的秘密研究与发展前景

在战后的那些年里,一种全新的能源——核裂变,尚处于秘密研究之中,并且只用于军事用途。核裂变是人类可能可以使用的主要能源里,第一种不是直接或间接地来自太阳光的能源。这就意味着它有着独特的能量来源机制,也为人类探索新的能源形式打开了一扇大门。

三、核能的起源与技术原理

(一)核能的起源

1942年12月2日,芝加哥大学足球场看台下一个没人使用的双打壁球场里,诺贝尔奖获得者、物理学家恩里科·费米启动了世界上第一个受控的核裂变链反应。这是一个具有革命性意义的实验,它预示着核能和原子弹时代的到来。当时,费米和他的工作人员花了两个月的时间徒手堆建起来一个有车库大小的石墨和天然铀组件,他们称之为“桩”。

(二)核反应堆的基本要素

核反应堆需要有两种基本材料:可裂变的元素(比如铀)和慢化剂。慢化剂的作用是减缓铀原子在裂变时从铀原子中爆发出来的中子的速度,从而增加它们遇到和穿透另一个铀原子并引起另一次裂变的机会。CP – 1用石墨作为慢化剂,而今天的大多数核电反应堆都用水来做慢化剂。慢化剂的工作原理类似于台球的碰撞过程,中子在每次碰撞时都会失去一些能量。

铀原子很不稳定,其中天然铀是由两种同位素混合而成的:铀 – 238和铀 – 235。能够通过裂变和产生链条式反应并且释放能量的是铀 – 235,但它在天然铀中的含量非常少,仅占0.07%。要分离这两种同位素是非常困难的,因为它们在化学上是相同的,只能利用它们在质量上的细微差别来进行分离。这种分离铀同位素的做法称为浓缩,需要有工业规模的设施。

在核反应过程中,当铀 – 235的原子裂变时,会释放出能量,产生热能以及次级中子。这些次级中子如果得到慢化的话,就可以继续引发更多的铀 – 235原子裂变,形成连锁反应。这种连锁反应产生的巨大能量可以被用来发电。

(三)早期核能研究的挑战与展望

费米当时面临着很多挑战,例如天然铀中235U的含量太少,无法用水来减缓其连锁反应。后来,在第二次世界大战期间的“曼哈顿计划”中,美国通过浓缩铀制造出了第一颗原子武器——广岛核弹。而在二战结束后,美国海军开发出第一批核动力潜艇时,它使用的铀燃料中235U的浓缩水平已经可以用水平来缓和其连锁反应了。

《核子学概论》这份报告对核能的发展进行了回顾和展望。它提到地球上已探明的铀储量有限,按照当时的估算,仅仅能够维持较短时间的能源供应。不过,报告也指出未来有可能发现从低品位矿石中浓缩铀的方法,并且提到了钍作为替代燃料的可能性。尽管当时对于核聚变还只是一个构想,但人们已经开始憧憬这种更加高效、清洁的能源形式。

总的来说,从煤炭到天然气再到核能的发展历程,展示了人类在能源领域的不断探索与创新。每一种能源形式都有其独特的优势和局限性,在不同的历史时期发挥着各自的作用。如今,我们仍然在寻找更加可持续、环保的能源解决方案,以应对日益增长的能源需求和环境挑战。

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