风力发电机如何防鸟击？在外部加个“圆锥罩子”！

陈贺能为71中同学们作讲座。 广州市青少年科技中心供图

      近日，由广州市科学技术协会和广州市教育局共同主办的“院士专家校园行”活动———中科院老科学家科普演讲团来穗科普讲座走进广州市7 1中，中国科学院老科学家、高级工程师陈贺能为71中高一高二的同学们作了主题为“赢在创新”的科普讲座。

      ◎现场

    “为什么风力发电机多为三个叶片？”

      陈贺能首先带领同学们回顾了人类发展史：从50万年前的石器时代人类开始使用石器作为工具，到公元前4000年人类发明轮子，到19世纪煤炭发掘和蒸汽机发明带来的第一次工业革命，再到石油的发现和开采利用、电的发明带来的第二次工业革命，可以看到，创新是推动人类历史前进的车轮。随后，陈贺能提问：“在创新型国家战略中，青年人该如何有所作为？”

    “打开脑洞”“仔细观察生活”“好好学习”……同学们七嘴八舌地讨论起来。陈贺能并没有回答，而是展示了一条新闻：《阿联酋某公司宣布将从南极拖拽冰山补充淡水》和相关演示动画。“这个计划是不是很有创新性？我想用这个例子告诉大家，创新的第一点就是要积极大胆地展开想象。”陈贺能说。

      陈贺能随即以清洁能源中的风力发电为例发问：“为什么常见的风力发电机多为三个叶片？”“为什么现代风力发电机建造得越来越高大？”“风的能量可以全部被利用吗？”他提示同学们，可从风能的计算公式去考虑。

      一名女生在同学的鼓励下举手回答：“根据公式，风能值和受风面积、风速、空气密度有关。”“风速大的地方一般有什么特点？”陈贺能巧妙引导她继续深入思考。“海拔高的地方风速一般比较大，所以现代风电机建造得特别高！”女生稍加思考后的回答引发全场掌声鼓励。

    “我们需要敢想敢干、仔细观察、大胆想象的年轻人”

      陈贺能肯定了她的想法并总结道：“从同学们用学过的动能概念推导出的风能公式可以看出，建造风力发电机，首先要寻找风速大的地方；风电机扇面大的设计是为了增大受风面。”他继续发问，既然风力发电能量多少和密度有关，水的密度比空气要大800多倍，是否可以将风力公式套用进水流发电机的创新设计上呢？看到同学们马上开始了热烈讨论，陈贺能笑着说：“这个例子是想告诉大家，创新还需要我们深入思考、触类旁通。”

      陈贺能展示了某地因风力发电机影响野生鸟类生存，大型风力发电机叶片阴影投射到居民区干扰致人烦躁这两条视频信息，告诉同学们风力发电在具有能源清洁、环境友好等优点的同时，亦存在改变自然景观、影响野生鸟类生活、影响附近居民生活等缺点。如何解决这些问题呢？他播放了日本一家实验室做的风透镜实验视频：在风力发电机外部加上一圈近似圆锥型的罩子，类似宠物狗使用的伊丽莎白圈，可在风力发电产能的同时减少噪音，降低鸟类撞击的可能性。“通过这个实验我想告诉同学们，创新过程中，实验能告诉你真理。”陈贺能说。

      71中高一创客班的龙同学表示，陈贺能演讲中关于风能公式推导和结论的部分让她深受启发，“书本上的知识原来是这样转化运用的。”同班林同学则说，就读于创客班的她对科技创新、小发明本就很感兴趣，听了讲座，对创新理解更深了，她特别期待将“展开想象、深入思考、触类旁通、重视实验”这几点运用到以后的学习、生活中。

      陈贺能的讲座主题是“赢在创新”。对于热词“创新”和“人才”，陈贺能提出，学校在教育培养年轻人方面，要活化思维，及时更新教学方法。他用三个词解读“人才”：“我们需要能适应发展的年轻人———敢想敢干、仔细观察、大胆想象。”

      中科院院士专家校园行活动已举办多届，76岁的陈贺能每年都要走进全国各地的中小学和学生们进行科普讲座，总计已有1250多场。他打趣道，广州地区去年办了72场，今年目标100场以上，还不够多，“作为广东人，我希望能有更多机会回到家乡，和这里的中小学生进行科普、交流。”

      ◎专访

      中科院老科学家、高级工程师陈贺能：

      中国第三代核电技术

      已获得世界范围内的肯定

      目前，“华龙一号”核电机组———福清核电5号机组已进入关键设备全面安装阶段，预计到2020年就可以建成发电。这也让中国成为继美国、法国、俄罗斯之后又一个具有自主三代核电技术的国家。

      陈贺能表示，“华龙一号”核电机组(即将)投入使用，对我国核能发电和能源建设意义重大。陈贺能介绍，人类经过几十年的努力，对核电技术的原理方面已经完全掌握，不过切尔诺贝利核电站、福岛核电站等重大事故，也让核能发电的稳定性、安全性受到质疑。如何确保核电站稳定安全运营，成为全世界范围内核电领域的攻坚难题。

      “‘华龙一号’为此做出了重大技术融合与改进，我们称之为中国自主研发的第三代核电安全技术，在压水堆安全核电方面进了一大步。”陈贺能充分肯定“华龙一号”在技术攻坚上取得的进展。

      如何推动中国核工业进一步发展？陈贺能称，国际合作很重要。2015年底公布的英国20多年以来的第一个新建核电项目即为中英合作项目；巴基斯坦正在建设的核电站就是采用“华龙一号”的技术；此外还有巴西、阿根廷等20多个国家已与中国达成合作意向，这些都标志着中国自主知识产权的第三代核电技术已获得世界范围内的肯定。

      在中国的能源建设上，核电能解决火力发电烧煤等带来的环境问题。但如何从根本上解决核电领域的“老大难”———强放射性废料处理问题？陈贺能给出的答案是：加强核科技基础研究工作。陈贺能举例，目前我国建设的核电站用铀-235作为核燃料来发电，用它制作的核燃料棒中含有大量的铀-238，在吸收中子后会生成钚-239，这种核废料放射性半衰期长。目前的处理方法只有一个———那就是永久性地深埋于深山之中。经研究，科研人员找到了解决办法———建设第四代核电站，其中之一就是快中子反应堆核电站(下称快堆核电站)。“将一般核电站里用完的废料装到快中子反应堆核电站里，作为其燃料，通过快中子轰击使其裂变，变为放射性半衰期较钚- 239大大缩短的元素。”陈贺能表示，随着中国核电站越建越多，产生的核废料也将越来越多，这就要求中国必须加快建设快堆核电站，“这需要大量的基础研究工作作支撑，加快核科技基础研究非常重要”。

      如果说快中子反应堆核电站是“废物利用”，有没有办法从核燃料这一源头解决核废料问题？陈贺能介绍，这正是中国自主核电技术的另一发展方向———不再使用铀作为核燃料，改用钍- 232作为新一代核电站的燃料进行发电。“用钍发电，是又一种第四代核电技术，称之为钍堆核电站。它不会产生长放射性半衰期的钚- 239，所以就很安全了。”

      陈贺能透露，预计到2030年左右将能看见中国具有自主知识产权的钍堆核电站的雏形。“此外，中国建设钍堆核电站还有一个极大的优势：中国钍资源特别丰富，(作为发电原料供全国使用)足够我们用300年。”他说。