第11講 核能的利用

第十一講核能的利用核能，核能發(fā)電原理，核能發(fā)電系統(tǒng)，核反應(yīng)堆保護(hù)原子核的結(jié)合能(bindingenergy)原子核的穩(wěn)定性是與它的結(jié)合能密切相關(guān)的。

原子核質(zhì)量mX總小于它所包含的質(zhì)子質(zhì)量和中子質(zhì)量之和，核子結(jié)合成原子核，質(zhì)量減少了，所減少的質(zhì)量稱為質(zhì)量虧損。

自由核子組成原子核時(shí)所放出的能量，或者說與質(zhì)量虧損對(duì)應(yīng)的能量，稱為原子核的結(jié)合能。

原子核質(zhì)量為mX，包含Z個(gè)質(zhì)子和(A-Z)個(gè)中子，實(shí)驗(yàn)表明所謂“1+12”原子核的結(jié)合能

核的結(jié)合能圖表示隨質(zhì)量數(shù)A的變化平均結(jié)合能為原子核的結(jié)合能與原子核質(zhì)量數(shù)之比，比較不同原子核的穩(wěn)定程度。也稱比結(jié)合能。平均結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定。

較輕和較重核的較小穩(wěn)定性較差；中等質(zhì)量核的較大，在8MeV上下，最穩(wěn)定。如將結(jié)合能小的核轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合能大的核，必定會(huì)釋放出能量。

在輕核區(qū)，如將平均結(jié)合能小的核聚變成平均結(jié)合能大的核，將釋放巨大的能量。這是核聚變反應(yīng)和氫彈研制的理論依據(jù)。在重核區(qū)，如將平均結(jié)合能小的重核分裂為兩個(gè)平均結(jié)合能大的中等核（即重核裂變）時(shí)，將釋放巨大能量，這是制造核裂變能反應(yīng)堆與原子彈的理論根據(jù)。核能、核反應(yīng)、核能發(fā)電核裂變，較重的原子核分裂為兩個(gè)或多個(gè)較輕原子核的反應(yīng)。核聚變，兩個(gè)輕核聚合成重核的反應(yīng)。核衰變，是原子核自發(fā)射出某種粒子而變?yōu)榱硪环N核的過程，是自發(fā)而緩慢的過程。核能nuclearenergy（或稱原子能）是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量。也即原子核結(jié)合能發(fā)生變化時(shí)釋放的能量。符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc2，其中E為能量，m為質(zhì)量，c為光速常量。核反應(yīng)核能發(fā)電

利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。重核裂變與輕核聚變核裂變：被中子擊中時(shí)，大原子核分裂成數(shù)個(gè)小原子核，這個(gè)過程會(huì)釋放能量。核聚變：數(shù)個(gè)小原子核結(jié)合并釋放能量。核裂變反應(yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)用中子轟擊鈾核，使鈾核發(fā)生裂變，放出能量。鈾核分裂時(shí)，還同時(shí)放出2～3個(gè)中子，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變。這些鈾核分裂時(shí)，同樣放出中子，從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變。于是裂變反應(yīng)便會(huì)鏈鎖式地自行持續(xù)下去。這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短時(shí)間（約百萬分之幾秒）會(huì)釋放出大量核能，發(fā)生猛烈爆炸，原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。我國第一顆原子彈1964年10月16日我國第一顆氫彈1967年6月17日核能發(fā)電原理核能發(fā)電的能量來自核反應(yīng)堆中可裂變材料(核燃料)進(jìn)行裂變反應(yīng)所釋放的裂變能。裂變反應(yīng)指鈾-235、钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個(gè)碎片，同時(shí)放出中子和大量能量的過程。核燃料水池和常規(guī)火電廠類似，核電廠也要通過蒸汽動(dòng)力循環(huán)來實(shí)現(xiàn)熱功率轉(zhuǎn)換。不同的是，常規(guī)火電廠的熱能來源于鍋爐中化石燃燒，而核電廠的熱能來自于核反應(yīng)堆中的核裂變反應(yīng)。在核電廠中，反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器所在的部分稱為核島，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)所在的部分稱為常規(guī)島。一座反應(yīng)堆和它帶動(dòng)的汽輪發(fā)電機(jī)組及相應(yīng)的輔助設(shè)備稱為一個(gè)機(jī)組（unit）。核裂變一個(gè)中子轟擊鈾核發(fā)生裂變反應(yīng)，平均可產(chǎn)生2.43個(gè)新的中子。如果這些中子都能進(jìn)一步引起裂變反應(yīng)，則反應(yīng)速度會(huì)以幾何級(jí)數(shù)遞增，反應(yīng)將在瞬間完成。由于核裂變反應(yīng)可以產(chǎn)生新的中子，引起下一代核反應(yīng)，使反應(yīng)象鏈條一樣環(huán)環(huán)相扣，一代一代持續(xù)傳遞，因此核裂變反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，或稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。低能中子引發(fā)燃料核裂變的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高能中子，因此，建造一個(gè)用熱（慢）中子引發(fā)裂變的核反應(yīng)堆，要比建造用快中子引發(fā)核裂變的反應(yīng)堆在技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)。但核裂變時(shí)釋放的都是快中子，所以要用熱中子實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，首先要降低快中子的能量，即中子的慢化。目前大規(guī)模應(yīng)用的核裂變反應(yīng)堆都是熱中子反應(yīng)堆。盡管快中子反應(yīng)堆實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較復(fù)雜，但可以實(shí)現(xiàn)燃料增殖，是核裂變技術(shù)發(fā)展的方向。對(duì)慢化劑的要求：具有較大的散射面積，具有較小的吸收面積，每次中子與原子核碰撞可以損失較多的能量。對(duì)于彈性散射，可能的最大能量損失是⊿Emax＝Ei（1－α），

α＝〔（A－1）/（A＋1）〕^2由質(zhì)量數(shù)A決定。顯然，A越小，碰撞損失的能量越大，極限情況是A＝1，能量全部損失。而中子與鈾-238發(fā)生碰撞時(shí)，能量損失約為碰撞前能量的2％，因此，應(yīng)該采用較輕的元素作慢化劑。核反應(yīng)堆中常使用的慢化劑是輕水（氫）重水（氘）和石墨（碳）。好的慢化劑不僅具有較大的慢化能力，還應(yīng)該具有大的慢化比。輕水的慢化能力最強(qiáng)，反應(yīng)堆芯體較小，但慢化比較小，所以輕水堆必須采用濃縮鈾作為燃料。重水和石墨的慢化能力比輕水小得多，反應(yīng)堆芯體大得多，慢化比都比較大，可以采用天然鈾作為和燃料。核反應(yīng)堆為便于和平利用核能，必須控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核能緩慢而又平穩(wěn)地釋放出來.為此，人們制成了一種專門裝置——核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆能緩慢、平穩(wěn)地釋放核能。

核能系統(tǒng)第一代核能系統(tǒng)（GenerationII）已淘汰。目前世界上在運(yùn)行的核電機(jī)組基本上都是第二代核能系統(tǒng)。第二代核能系統(tǒng)（GenerationII）是20世紀(jì)60年代后期至21世紀(jì)初世界上大批建造、單機(jī)容量在600～1400MW的標(biāo)準(zhǔn)型核電廠反應(yīng)堆。它是基于幾個(gè)主要的反應(yīng)堆技術(shù)形式，每種堆型都有幾個(gè)核電站應(yīng)用，是標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；暮四芾谩５谌四芟到y(tǒng)（GenerationIII）是20世紀(jì)80年代開始發(fā)展、90年代中期開始投放核電市場(chǎng)的先進(jìn)輕水堆，第三代核能系統(tǒng)是在第二代核能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，均基于第二代的成熟技術(shù)，提高了安全性，降低了成本。隨后，為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，縮短建設(shè)周期，出現(xiàn)了改進(jìn)的第三代＋核能系統(tǒng)。在美國的倡導(dǎo)下，一些國家開始聯(lián)合開發(fā)在經(jīng)濟(jì)性、安全性、核廢處理和防擴(kuò)散等方面有著重大變革和改進(jìn)的第四代核能系統(tǒng)（GenerationIV），目前它只處于概念設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)階段。核電廠的特點(diǎn)和常規(guī)火電相比，核電廠的突出特點(diǎn)是使用核燃料，因此核電的發(fā)展必然要建立在核燃料開采、加工的基礎(chǔ)之上。而核燃料裂變之后會(huì)生成大量的強(qiáng)放射性產(chǎn)物，輻射防護(hù)和反射性廢物的收集、處理是核電廠的重要特點(diǎn)。核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他的用途。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢(shì)影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。核能發(fā)電優(yōu)點(diǎn)核能電廠會(huì)產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對(duì)相當(dāng)大的政治困擾。核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭(zhēng)。核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會(huì)對(duì)生態(tài)及民眾造成傷害。核能發(fā)電缺點(diǎn)法國75%立陶宛73.1%比利時(shí)57.7%保加利亞47.1%斯洛伐克47%瑞典46.8%烏克蘭43.8%韓國42.8%匈牙利38.3%亞美尼亞36.4%世界核能發(fā)電占全部電量1/4

核發(fā)電量占總發(fā)電比例最多的10個(gè)國家我國的核電發(fā)展現(xiàn)狀及前景我國的核工業(yè)起步于1955年，1964年10月16日成功爆炸了第一顆原子彈，而后相繼研制了氫彈和核潛艇。

我國核電發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀1978年之后，我國的核工業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向和平利用。自20世紀(jì)70年代開始籌建核電廠，現(xiàn)已建成獨(dú)立完整的核科技工業(yè)體系，成為世界上為數(shù)不多的幾個(gè)擁有完整核科技工業(yè)體系的國家之一。秦山核電廠秦山核電廠是我國自行設(shè)計(jì)建造的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)型反應(yīng)堆核電廠，1985年開工建設(shè)，1991年并網(wǎng)發(fā)電。反應(yīng)堆為雙回路輕水壓水堆，功率為300MW，主要是為積累核電經(jīng)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了我國大陸核電事業(yè)“零”的突破，是我國核電發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。座落于浙江嘉興海鹽縣秦山雙龍崗,面臨杭州灣,背靠秦山是我國大陸第一座從國外引進(jìn)的百萬千瓦級(jí)大型商用核電廠，為輕水壓水堆，有兩臺(tái)額定出力為900MW的核電機(jī)組。1994年投入商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行業(yè)績(jī)和安全記錄良好。大亞灣核電廠位于廣東省深圳市東部大鵬半島大亞灣畔秦山二期核電廠是我國自主設(shè)計(jì)、建造、自主運(yùn)營的2×650MW商用輕水壓水堆核電廠。設(shè)備的國產(chǎn)化率達(dá)到55%，提升了我國核電設(shè)備制造的能力。秦山二期核電廠嶺澳核電廠一期裝機(jī)容量為2×984MW,堆型為輕水壓水堆型，由廣東核電集團(tuán)公司建設(shè)和運(yùn)營，法國馬通公司總包。2003年投入商業(yè)運(yùn)行。嶺澳二期2005年12月正式開工；兩臺(tái)機(jī)組分別于2010年7月15日和2011年8月7日建成并投入商業(yè)運(yùn)行。首座中國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPR1000型核電站田灣核電廠位于江蘇連云港市田灣，一期工程建設(shè)2×1060MW的俄羅斯AES-91型壓水堆型。

我國核電發(fā)展前景經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)給能源供給帶來很大壓力，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不利于環(huán)境保護(hù)，也不利于抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)我國能源的相對(duì)短缺也制約了能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，面對(duì)能源需求的增長(zhǎng)，核電是目前現(xiàn)實(shí)的、可大規(guī)模發(fā)展的首選替代能源形式。因此，2006年國務(wù)院通過了《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）》，規(guī)劃中明確，到2020年，我國核電運(yùn)行裝機(jī)容量將達(dá)到4000萬kW，占全國電力裝機(jī)容量的比重將達(dá)到4％，同時(shí)，在建核電容量達(dá)到1800萬kW。我國當(dāng)前核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)思想是引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，統(tǒng)一國內(nèi)核電發(fā)展的技術(shù)路線。2003年啟動(dòng)了第三代核電自主化依托項(xiàng)目的招標(biāo)組織工作，確定浙江三門核電站和山東東海陽核電站兩個(gè)項(xiàng)目共四臺(tái)機(jī)組的建設(shè)作為依托工程。2007年5月，中國國家核電技術(shù)有限公司正式成立，組織進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和研發(fā)，走出一條核電自主化發(fā)展的道路，開發(fā)出我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆核電品牌。核電廠的技術(shù)特點(diǎn)往往取決于采用的慢化劑和冷卻劑。慢化劑的作用是使裂變中產(chǎn)生的快中子有效地慢化為熱中子。冷卻劑的作用是將反應(yīng)堆中產(chǎn)生的大量的熱能有效地載出，使反應(yīng)堆內(nèi)的燃料元件和堆芯結(jié)構(gòu)能夠得到正常的冷卻。核反應(yīng)堆中常用的冷卻劑有重水、輕水、二氧化碳、氦氣、金屬鈉等。1、核電站用核反應(yīng)堆的種類

目前世界各地的核能發(fā)電反應(yīng)堆約有440個(gè)，總裝機(jī)容量約353,000兆瓦或353千兆瓦。用作商業(yè)運(yùn)行的反應(yīng)堆主要包括:(1)

壓水式反應(yīng)堆(壓水堆)(2)

沸水式反應(yīng)堆(沸水堆)

(3)

重水壓水式反應(yīng)堆(CANDU)

(4)

壓力管式石墨慢化沸水反應(yīng)堆(RBMK)

核電站反應(yīng)堆1、壓水堆特點(diǎn)：1、慢化劑和冷卻劑均為普通水。2、冷卻水通過堆芯，被加熱后，成為300℃、15MPa以上的高溫高壓水?？刂瓢魤毫θ萜鞫研痉磻?yīng)堆的堆芯由核燃料組件、控制棒組件和啟動(dòng)中子源組成。反應(yīng)堆的堆芯由核燃料組件、控制棒組件和啟動(dòng)中子源組成。核燃料組件——核燃料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成圓柱形的二氧化鈾陶瓷塊，裝在兩端密封的鋯合金殼管中，包殼內(nèi)充入一定壓力的氦氣，成為一根約4米長(zhǎng)，直徑10mm的燃料棒，然后按照一定形式排列成正方形或六角形的柵陣，中間用定位格架將燃料棒夾緊，構(gòu)成棒束型燃料組件?？刂瓢簟凶拥膹?qiáng)吸收體在運(yùn)行過程中，控制棒組件可以控制反應(yīng)堆核燃料鏈?zhǔn)搅炎兯俾?，?shí)現(xiàn)啟動(dòng)反應(yīng)堆、調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率、正常停堆以及在事故情況時(shí)緊急停堆之目的?？刂瓢舭凑掌涔δ芎褪褂媚康目煞譃椋汗β恃a(bǔ)償棒（G棒），控制反應(yīng)堆功率溫度調(diào)節(jié)棒（R棒），調(diào)節(jié)反應(yīng)堆進(jìn)出口溫度停堆棒（安全棒，S棒），在緊急事故工況時(shí)，能迅速使反應(yīng)堆停堆。2、沸水堆控制棒堆芯汽水分離器干燥器特點(diǎn)：1、慢化劑和冷卻劑均為普通水。2、冷卻水通過堆芯，被加熱后，成為285℃、7MPa的飽和蒸汽。

3、重水堆反應(yīng)堆容器壓力管慢化劑冷卻劑裝卸料機(jī)特點(diǎn)：1、核燃料：天然鈾2、冷卻劑和慢化劑均為重水。3、重水通過壓力管，冷卻燃料，被加熱成300℃、9MPa以上的高溫高壓水。壓水堆核電站目前，壓水堆核電站是核電站的主要形式，從軍用核反應(yīng)堆發(fā)展而來，技術(shù)最成熟，運(yùn)行最安全的核反應(yīng)堆形式。核電廠分為核島和常規(guī)島兩大部分。核島包括蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、核輔助系統(tǒng)和放射性廢物處理系統(tǒng)。常規(guī)島是指核島以外的部分，包括汽輪發(fā)電機(jī)組及其系統(tǒng)、電氣設(shè)備和全廠公用設(shè)施等。壓水堆核電站常規(guī)島

構(gòu)成及工作過程進(jìn)行核反應(yīng)使一回路系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定是熱交換器，把核反應(yīng)堆的熱量傳遞給二回路的水，產(chǎn)生蒸汽發(fā)電。將冷卻劑送入反應(yīng)堆核島一回路系統(tǒng)設(shè)備的作用核電廠的二回路系統(tǒng)與常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力回路相似。由汽水分離器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等設(shè)備組成。二回路給水在蒸汽發(fā)生器中吸熱量后成為蒸汽，然后進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的乏汽排入凝汽器內(nèi)，凝結(jié)成水，然后由凝結(jié)水泵送入加熱器，加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器，構(gòu)成二回路的密閉循環(huán)。一回路系統(tǒng)由核反應(yīng)堆、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器和相應(yīng)的管道、閥門及其他輔助設(shè)備所組成。高溫高壓的冷卻水在主循環(huán)泵的推動(dòng)下在一回路系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。當(dāng)冷卻水流經(jīng)反應(yīng)堆時(shí)，吸收核燃料裂變放出的熱能，隨后流入蒸汽發(fā)生器，將熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器外側(cè)的二回路給水，使給水變成蒸汽，冷卻水自身受到冷卻是，然后流到主循環(huán)泵入口，經(jīng)主循環(huán)泵提升壓頭后重新送至反應(yīng)堆內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成密閉的循環(huán)回路。目前，核電廠的汽輪發(fā)電機(jī)通常采用中溫中壓、飽和蒸汽并帶有中間汽水分離再熱器的氣輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)。這種氣輪機(jī)的特點(diǎn)：一般采用低速汽輪機(jī)，汽輪機(jī)為單軸，一般有1個(gè)高壓缸和3～4個(gè)低壓缸，而無中壓缸；由于蒸汽流量大，一般都把高壓缸做成雙流，以降低高壓缸葉片的高度；在高壓缸和低壓缸之間的連接管道上裝設(shè)汽水分離再熱器。倒U型管束管板

外殼容器

汽水分離裝置蒸發(fā)器穩(wěn)壓器泵壓水堆核電站特點(diǎn)（1）系統(tǒng)分為一、二回路，中間設(shè)置蒸發(fā)器（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但檢修相對(duì)簡(jiǎn)單（2）二回路蒸汽沒有放射性，汽輪機(jī)不需要屏蔽。沸水堆核電站常規(guī)島核島構(gòu)成及工作過程沸水堆核電站特點(diǎn)：（1）無一、二回路之分，不需要蒸汽發(fā)生器（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)、檢修復(fù)雜（2）蒸汽帶有放射性，汽輪機(jī)需要屏蔽重水堆核電站構(gòu)成及工作過程重水堆核電站特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、利用天然鈾為燃料，提高鈾資源的利用率；2、可以實(shí)現(xiàn)不停堆裝卸核連續(xù)換料；缺點(diǎn)：1、體積比輕水堆大，建造費(fèi)用高；2、重水昂貴，發(fā)電成本也比較高?？熘凶釉鲋捣磻?yīng)堆—未來核電站

核燃料：钚-239，冷卻劑：液態(tài)金屬鈉不需要慢化劑。裂變反應(yīng)：先鈾-238——钚-239，后由快中子轟擊钚-239發(fā)生裂變反應(yīng)。極大地提高鈾的利用率?？熘凶釉鲋捣磻?yīng)堆工作過程：在“快堆”內(nèi)由于核裂變反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量，由液態(tài)金屬鈉帶出來并進(jìn)入中間熱交換器，帶有熱量的液態(tài)鈉再由中間回路進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，使蒸器發(fā)生器內(nèi)的水沸騰并汽化，由蒸汽來驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電?？熘凶佣雅c熱中子堆比較熱中子反應(yīng)堆，中子需慢化；而快中子堆，中子不需慢化；在熱中子反應(yīng)堆內(nèi)，發(fā)電時(shí)，核燃料越燒越少。

快中子反應(yīng)堆內(nèi)，而钚-239發(fā)生裂變時(shí)放出來的快中子會(huì)被裝在反應(yīng)區(qū)周圍的鈾-238吸收，又變成钚-239。這就是說，在堆中一邊消耗钚-239，又一邊使鈾-238轉(zhuǎn)變成新的钚-239，而是新生的钚-239比消耗掉的還多，從而使堆中核燃料越燒變多。“快堆”核電站的應(yīng)用，為解決“熱堆”核電站的遺留問題（產(chǎn)生大量貧鈾）找到了切實(shí)可行的途徑。由于“快堆”核電站能“增殖”核燃料，所以發(fā)電成本低?！翱於选辈粌H把鈾資源的利用率增大了幾十倍，而且也使鈾資源本省擴(kuò)大了幾百倍。歐洲先進(jìn)壓水堆屬改進(jìn)型壓水堆，設(shè)計(jì)電功率為1600MW。EPR技術(shù)源自于法國的N4和德國的Konvoi反應(yīng)堆技術(shù)。1997年6月，該項(xiàng)目完成了基本設(shè)計(jì)階段。1.Reactorcore

2.Controlroddrivemechanism

3.Pressuriser

4.Steamgenerator

5.Generatorturbine

6.Coolingwater

7.Containmentshell歐洲先進(jìn)壓水堆技術(shù)—EPR

EPR核島布局反應(yīng)堆廠房在中央，安全殼周圍是安全廠房和燃料廠房，各安全系統(tǒng)均在這些廠房?jī)?nèi)，所有與安全有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)成4重冗余且位于安全分隔的區(qū)域內(nèi)。EPR安全殼為兩層，EPR對(duì)安全殼的密封性能具有特殊要求：在事故壓力的情況下，內(nèi)層安全殼的泄漏率小于1%安全殼體積/天，EPR的乏燃料水池設(shè)在安全殼外側(cè)，以盡量減小安全殼直徑。EPR技術(shù)特點(diǎn)分析EPR開發(fā)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)與現(xiàn)有核電廠相比，安全性從決定論和概率論兩個(gè)方面考慮均有改進(jìn)；緩解假想的嚴(yán)重事故，將假想嚴(yán)重事故的后果限制在核電廠本身內(nèi)；在經(jīng)濟(jì)上，發(fā)電成本可和其他一次能源進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。EPR在核燃料循環(huán)方面的技術(shù)特點(diǎn)提高核燃料利用率，促進(jìn)核電可持續(xù)發(fā)展。EPR可以使用一些現(xiàn)有設(shè)施，采用延長(zhǎng)壽命高放廢物玻璃燃料固化及鈾－钚燃料在循環(huán)等方法確保對(duì)乏燃料及其他廢物和材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾怼PR在核燃料循環(huán)方面的特點(diǎn)。EPR通過對(duì)二氧化鈾燃料進(jìn)行優(yōu)化使用，以及采用靈活的換料周期來提高反應(yīng)堆的運(yùn)行效果。通過實(shí)施二氧化鈾和MOx管理，在中子、能量和燃耗率增加的同時(shí)漸少廢物的產(chǎn)生。EPR在核安全方面的設(shè)計(jì)針對(duì)內(nèi)、外部危害采取更多的預(yù)防措施。EPR采用了4套能動(dòng)安全設(shè)備，各安全系統(tǒng)的冗余系列安裝在4個(gè)獨(dú)立的配置分區(qū)，各分區(qū)嚴(yán)格分離以消除共模故障。降低事故發(fā)生的頻度應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（嚴(yán)重）事故的安全特性。包括：排除嚴(yán)重事故時(shí)氫的爆炸；反應(yīng)堆容器破裂、堆芯融化時(shí)仍然可以有效控制和冷卻熔融物；避免可能的壓力容器破裂出現(xiàn)高壓熔化噴射；安全殼設(shè)計(jì)余熱排除系統(tǒng)，在事故狀態(tài)下提供冷卻；在安全殼內(nèi)，一回路的任何泄漏都將得到可靠收集和控制。EPR技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力EPR有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：首先，他的安全性高出目前在運(yùn)行反應(yīng)堆10倍以上；其次，它的造價(jià)要比目前廣泛使用的核反應(yīng)堆便宜10%,因此有利于削減發(fā)電成本，從而降低電價(jià)；最重要的是，EPR的放射性核廢料遠(yuǎn)少于現(xiàn)有核反應(yīng)堆。此外，EPR的優(yōu)勢(shì)在于事故風(fēng)險(xiǎn)降低10倍，不影響周圍環(huán)境，更容易維護(hù)保養(yǎng)，可用率進(jìn)一步提高。EPR的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：較高的額定功率和效率。停堆時(shí)間縮短。服役壽命的延長(zhǎng)。核電廠布置的優(yōu)化。改善燃料使用情況和降低運(yùn)行費(fèi)用。更高級(jí)別的環(huán)境保護(hù)。EPR它不放出任何CO2或其他溫室氣體，也不會(huì)排放二氧化硫、氮氧化物或塵埃，以及重金屬污染環(huán)境。此外，EPR核電技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)核能利用的可持續(xù)性也起到重要的作用。AP1000的產(chǎn)生和發(fā)展AP1000的前身是AP600。AP600設(shè)計(jì)基于成熟的壓水堆技術(shù)，關(guān)鍵的革新特性是安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用了自然現(xiàn)象，如重力、壓縮氣體的膨脹等來代替電源提供的動(dòng)力，AP600在極大程度上滿足了美國核管理委員會(huì)(NRC)的安全和概率風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，但是，要想使其在美國非管制電力市場(chǎng)中更具有競(jìng)爭(zhēng)性，必須對(duì)AP600進(jìn)行改進(jìn)，由此開始了AP1000的開發(fā)。美國西屋公司的AP1000技術(shù)AP1000的非能動(dòng)設(shè)計(jì)非能動(dòng)設(shè)計(jì)描述。非能動(dòng)系統(tǒng)只采用自然力，沒有泵、風(fēng)機(jī)、柴油機(jī)、制冷機(jī)或者其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械，也不需要安全相關(guān)的交流電源。比第二代標(biāo)準(zhǔn)壓水堆的安全系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。非能動(dòng)安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以大幅度漸少了所需的試驗(yàn)、檢查和維修。AP1000的非能動(dòng)安全系統(tǒng)主要主要包括非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)(PXS)和非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)(PCS)。非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)(PXS)。非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)的目的是防止電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的泄漏和各種尺寸和位置的破裂。非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)(PCS)可為核電站提供最終熱阱，其主要功能是在發(fā)生安全殼內(nèi)失水事故、主蒸汽管道破裂事故或其他明顯導(dǎo)致安全殼內(nèi)溫度和壓力上升的事故時(shí)，降低安全殼內(nèi)的溫度和壓力。該系統(tǒng)主要通過鋼制安全殼容器將安全殼空間內(nèi)的熱量排出到安全殼外的環(huán)境中。AP1000效果圖AP1000的經(jīng)濟(jì)性與AP600相比，AP1000發(fā)電成本進(jìn)一步降低。經(jīng)濟(jì)性分析。AP1000在設(shè)計(jì)采用上了成熟的部件，各種設(shè)備、部件都具有可靠性記錄。AP1000設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，由此降低了運(yùn)行及維護(hù)成本，因此也減少了人員的數(shù)量?；诤?jiǎn)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)組的造價(jià)大幅降低，工期縮短。AP1000美國西屋電氣公司一體化壓水堆技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將堆芯、直流蒸汽發(fā)生器置于壓力容器內(nèi)，穩(wěn)壓器、主泵與壓力容器形成一體化布置，從而排除了一回路管道大破口失水事故。采用體積小、高效的直流蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)，直接產(chǎn)生過熱蒸汽，取消汽水分離器。蒸汽發(fā)生器一般置于壓力容器內(nèi)側(cè)與堆芯吊籃之間的環(huán)形空間內(nèi)。采用長(zhǎng)壽命、高燃耗燃料，提高堆芯可靠性指標(biāo)，減少堆芯體積和重量，不斷延長(zhǎng)堆芯壽期。采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)，包括非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯非能動(dòng)淹沒系統(tǒng)和應(yīng)急堆芯余熱排出系統(tǒng)，保證在斷電和事故工況下反應(yīng)堆的安全。提高自然循環(huán)能力，目前國外一體化壓水堆的自然循環(huán)能力已達(dá)30％～60％額定功率。便于設(shè)備和部件的安裝調(diào)試、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化建造，從而減少建造材料，縮短建造周期，大大降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性。核反應(yīng)堆的保護(hù)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的作用主要是保護(hù)三大核安全屏障（燃料包殼、一回路壓力邊界和安全殼）的完整性。核反應(yīng)堆保護(hù)的核心是堆芯保護(hù)，其出發(fā)點(diǎn)是在任何情況下都能保持燃料元件適當(dāng)?shù)陌l(fā)熱狀態(tài)、包殼與冷卻劑之間良好的換熱，防止核燃料包殼過熱導(dǎo)致破裂，防止裂變產(chǎn)物的釋放。核反應(yīng)堆保護(hù)的要求：當(dāng)反應(yīng)堆出現(xiàn)異常但不至于馬上危及反應(yīng)堆安全時(shí)，為確保電廠連續(xù)運(yùn)行，可發(fā)出警報(bào)信號(hào)或由閉鎖系統(tǒng)提供矯正措施：停棒（啟動(dòng)時(shí)）或者插入棒以降功率運(yùn)行，使反應(yīng)堆恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)運(yùn)行保護(hù)參數(shù)超過了停堆整定值時(shí)，能快速停堆；當(dāng)出現(xiàn)超過停堆保護(hù)能力的事故時(shí)，能啟動(dòng)相應(yīng)的專設(shè)安全設(shè)施，縮小事故范圍和防止放射性污染；當(dāng)電廠運(yùn)行達(dá)到某種狀態(tài)時(shí)，允許手動(dòng)或自動(dòng)閉鎖某些保護(hù)動(dòng)作，防止系統(tǒng)誤動(dòng)作。核反應(yīng)堆的保護(hù)超功率-超溫保護(hù)超功率保護(hù)冷卻劑回路低壓保護(hù)冷卻劑回路高壓保護(hù)冷卻劑流量低保護(hù)中子通量密度高保護(hù)穩(wěn)壓器水位高保護(hù)蒸汽發(fā)生器水溫低保護(hù)汽輪機(jī)跳閘保護(hù)手動(dòng)停堆保護(hù)核反應(yīng)堆保護(hù)主要涉及內(nèi)容核能的喜和憂核能的來源重元素裂變輕元素聚變核能喜中藏憂后患無窮的貧鈾彈可怕的钚—239重元素裂變用慢中子轟擊鈾-235時(shí)，鈾核分裂為兩個(gè)碎核，并有幾個(gè)中子射出：鈾-235+中子→鋇+氪+（2—3）中子產(chǎn)生的中子又會(huì)與鈾反應(yīng)，造成一系列的爆炸式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，相應(yīng)的放射性裂變會(huì)釋放出巨大的能量1克鈾-235裂變釋放的熱量:∽1噸石油完全燃燒釋放的熱量;∽2.5噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒釋放的熱量。鈾的儲(chǔ)量鈾在陸地上的儲(chǔ)量并不豐富，總量不超過500萬噸，按目前的消耗量，僅夠人類使用幾十年。在浩瀚的海水中，有超過陸地幾千萬倍的鈾，但其分布不集中，1000噸海水中僅含有3克鈾，如何提取出來是一項(xiàng)關(guān)鍵性步驟。目前在研究的有：吸附法、共沉淀法、氣泡分離法、藻類生物濃縮法……需要指出的是，鈾廢料的放射性污染問題是令人擔(dān)憂的。2.輕元素聚變4氫核→氦核+2電子它釋放的能量為裂變的3-10倍。1克氘聚變時(shí)釋放的能量∽4克鈾-235聚變時(shí)釋放的能量同樣，氘和氚也豐富地蘊(yùn)藏在海水中。據(jù)科學(xué)家估算，1M3海水中的氘聚變產(chǎn)生的熱量∽燃燒2000桶石油；1KM3海水中的氘聚變產(chǎn)生的能量∽全世界全部石油儲(chǔ)量擁有的能量；將海水中的氘全部拿來聚變釋放的能量∽53000億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的能量，足夠人類使用1000億年。而且，氘的提取方法簡(jiǎn)單；成本較低；運(yùn)行安全；無放射性……因此，人類對(duì)未來核能的利用，更寄希望與核聚變能。氫的三種同位素及其三種水質(zhì)子數(shù)111中子數(shù)012同位素氕氘氚氫的氧化物普通水重水超重水各種水占地球總水量99.98%0.016%微量各種水對(duì)于生物人體之必需危害生物的死亡之水后患無窮的貧鈾彈貧鈾材料及其特點(diǎn)貧鈾彈的開發(fā)和使用貧鈾彈的危害貧鈾材料及其特點(diǎn)貧鈾材料：

貧鈾是從天然鈾中提煉鈾-235后的剩余物，稱為鈾-238。隨著核工業(yè)和核武器的不斷發(fā)展，貧鈾作為分離濃縮鈾后的尾料，與日俱增。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1公斤含3%鈾—235的濃縮鈾，就會(huì)產(chǎn)生5—6公斤的貧鈾。美國在1988年貧鈾庫存就達(dá)到70萬噸。除美國外，現(xiàn)在世界上擁有核動(dòng)力的國家都囤積大量的貧鈾，大量的貧鈾對(duì)保存者來說無疑是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，于是對(duì)貧鈾的開發(fā)和利用就成為各國軍事工業(yè)研究的課題。2.貧鈾材料的特點(diǎn)：貧鈾(18.7g/cm3)合金密度高、強(qiáng)度大、不易斷裂，比鎢合金更勝一籌。貧鈾合金冶煉方便，可用普通的真空熔煉法冶煉。貧鈾價(jià)格低，它是分離濃縮鈾的尾料，來源豐富。貧鈾彈的開發(fā)和使用貧鈾彈以其強(qiáng)大的穿甲能力和毀傷后效（穿甲時(shí)產(chǎn)生的高溫和超高壓會(huì)引起強(qiáng)烈燃燒）而被一些發(fā)達(dá)國家裝備軍隊(duì)，大量用于坦克炮等反裝甲武器，用來攻擊坦克、艦艇、鋼筋混凝土工事等重裝甲目標(biāo)。經(jīng)過40年的開發(fā)研究，貧鈾彈已形成一個(gè)大家族。放射性衰變：放射性元素不斷自發(fā)放出α、β或γ射線：鈾-238→釷-234+氦核（α-粒子）——α衰變釷-234→鏷+電子（β-粒子）——β衰變某放射性原子數(shù)目衰變減少到一半所需的時(shí)間稱為半衰期。鈾-238的半衰期為450億年；釷-234的半衰期為24.1天。注：圖１放射性污染會(huì)使這只豬崽發(fā)生了令人心驚的基因變異。無形的放射性污染放射性污染對(duì)生物的危害是十分嚴(yán)重的。放射性污染引起的放射性損傷有急性損傷和慢性損傷之分。如果人在短時(shí)間內(nèi)受到大量劑量的Ｘ射線、γ射線和中子的全身照射，就會(huì)產(chǎn)生急性損傷。輕者有脫毛、感染等癥狀。當(dāng)劑量更大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)腹瀉、嘔吐等腸胃損傷癥狀。在極高的劑量照射下，會(huì)導(dǎo)致人群白血病和各種癌癥發(fā)病率的增加。

切爾諾貝利核電站1986.4.26，前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站四號(hào)機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈爆炸，頃刻間，核泄漏、核輻射、火災(zāi)核爆炸同時(shí)發(fā)生，其后果相當(dāng)于500顆原子彈的當(dāng)量，受污染地區(qū)（主要在烏克蘭、俄羅斯和白俄羅斯）達(dá)15萬km2，受害人口為695萬，迄今因遭受輻射而死亡的人數(shù)達(dá)30多萬。墳?zāi)惯@15萬km2土地，就像是蘇聯(lián)人在追求科學(xué)和工業(yè)化甚至軍備競(jìng)賽中為自己掘下的一個(gè)巨大墳?zāi)梗脽o人煙，一切都定格在事故發(fā)生的那一刻，連新婚夫婦的衣服、結(jié)婚宴席仍原封不動(dòng)地?cái)[在那里，誰也說不清將會(huì)擺多久。在這個(gè)巨大的墳?zāi)估铮藷熃^跡，鳥獸全無，誰也不敢走進(jìn)這個(gè)大墳?zāi)?。被疏散到核輻射邊沿區(qū)的人，由于糧食短缺，便到林中采摘蘑菇，然而只吃了幾次，就有人死在了采蘑菇的路上。這都是核輻射的后患。福島核電站（FukushimaNuclearPowerPlant）是目前世界上最大的核電站，由福島一站、福島二站組成，共10臺(tái)機(jī)組（一站6臺(tái)，二站4臺(tái)），均為沸水堆。受東日本大地震影響，福島第一核電站損毀極為嚴(yán)重，大量放射性物質(zhì)泄漏到外部，日本內(nèi)閣官房長(zhǎng)官枝野幸男宣布第一核電站的1至6號(hào)機(jī)組將全部永久廢棄。聯(lián)合國核監(jiān)督機(jī)構(gòu)國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)干事長(zhǎng)天野之彌表示日本福島核電廠的情勢(shì)發(fā)展“非常嚴(yán)重”。法國法核安全局先前已將日本福島核泄漏列為六級(jí)。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根據(jù)國際核事件分級(jí)表將福島核事故定為最高級(jí)7級(jí)。前瞻性決策的科學(xué)化和前瞻性是人類與環(huán)境和平相處的必要保證，正如核能，在利用它之前，就應(yīng)該設(shè)計(jì)好在發(fā)生事故時(shí)如何制伏它。若沒有這樣的準(zhǔn)備和技術(shù)，就不應(yīng)當(dāng)使用它。否則，就是在為自己挖掘墳?zāi)?。钚—令人?dān)憂的元素钚的來源钚的危害钚-239的半衰期地球上有多少钚？核廢料的存放科學(xué)家的努力钚的來源钚不是天然元素，它是地道的核試驗(yàn)產(chǎn)物。1940年，美國核科學(xué)家合成出原子序數(shù)為94的钚，那以后，钚與鈾一樣，成為制造原子彈和核電站的原料。由于钚—239成本較低，實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)的臨界質(zhì)量比鈾小，所以更受科學(xué)家重視，應(yīng)用范圍更廣泛。

钚的危害钚-239所釋放的α射線、γ射線和χ射線均可能殺死或破壞人體染色體細(xì)胞→影響或改變?nèi)梭w遺傳密碼→使人患各種疾病。綠色和平組織的核科學(xué)家卡洛斯—布拉沃報(bào)告說，若在空氣或城市供水中，混入1克钚-239，則：足以毒死100萬只鴿子；足以使100萬人患癌癥；1微克钚在人體潛伏20年后，可能發(fā)作致癌；通過呼吸進(jìn)入人肺部的含钚-239塵埃，能通過血液和淋巴系統(tǒng)擴(kuò)散到人體各部分。1945年8月底，在美國新墨西哥州的原子彈實(shí)驗(yàn)基地，年輕的原子物理學(xué)家路易斯?達(dá)格里恩的悲劇。钚-239的半衰期科學(xué)研究顯示，僅元素周期表中第94號(hào)钚元素就有十幾種同位素，其中，钚-238的半衰期是88年；钚-239的半衰期是24110年；钚-235的半衰期是4億年以上。所謂半衰期的概念就是，它們的活躍放射線時(shí)間分別為：88年、24110年、4億年，就是說當(dāng)歲月流逝這么多年后钚同位素發(fā)出射線的能力才減少一半，若待放射性完全消失，須經(jīng)歷的時(shí)間大約是半衰期的10倍左右。地球上有多少钚？據(jù)資料報(bào)道，6000克钚可制造成一枚原子彈，而其中僅有1克钚消失了，是它導(dǎo)演出了令人望而生畏的蘑菇云，按照愛因斯坦質(zhì)能公式，這1克钚轉(zhuǎn)化成核爆炸所需的全部能量。其能量之巨大，與2萬噸三硝基炸藥（TNT）相當(dāng)。非常不幸的是，钚彈爆炸時(shí)，有95%的放射性钚都?xì)饣瘮U(kuò)散到大自然中。如前介紹，钚-239的半衰期約為24110年，所以，人類在20世紀(jì)50—70年代進(jìn)行大氣層核試驗(yàn)產(chǎn)生的钚，至今仍殘存在我們生活的環(huán)境中。在核試驗(yàn)最頻繁的美國，尤其嚴(yán)重。地球上的钚越來越多據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)近年公布的有關(guān)核廢料資料披露，20世紀(jì)全球400余座核電站共產(chǎn)生了19萬噸核廢料，其中，美國產(chǎn)生了4萬噸核廢料；英國產(chǎn)生了3萬噸核廢料，預(yù)計(jì)在未來10年將超過4萬噸。通過處理可得到100噸钚-239；亞洲日本國近50座核電站生產(chǎn)的核廢料，可提煉10噸钚-239。此外，他們還不斷從歐洲進(jìn)口大量核廢料進(jìn)行加工以獲得钚-239。核廢料的存放到目前為止，我們?nèi)晕凑业桨踩幚砗藦U料的萬全之策，目前世界各國通用的做法仍是用混凝土或金屬容器封裝好核廢料，再深埋到100m左右的地下巖洞、廢氣礦井或海底巖洞等核廢料場(chǎng)中。按有關(guān)國際規(guī)定，這樣的核廢料場(chǎng)應(yīng)有300年的安全期，但這仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于钚-239的半衰期（2萬多年）。因此，經(jīng)過這樣處理的核廢料仍存在不安全因素，它們?nèi)匀涣钍澜绺鲊涂茖W(xué)界為之擔(dān)憂！令人不安的是，當(dāng)今世界上存在的19萬噸含钚-239的核廢料正在衰變過程中，正以15千米/秒的高速度放射α粒子和其他放射線，污染著環(huán)境，危害著人類健康?？茖W(xué)家的努力在歐洲核子研究中心工作的卡洛斯?魯比亞教授提出過一種新型核電站方案，它使用的核燃料不是钚，而是釷，釷不僅燒得干凈，而且核廢料中不含令人頭痛的钚-239，沒有放射性；英國菲爾德大學(xué)地質(zhì)學(xué)家弗格斯?吉布新提出把核廢料深埋到的地下巖層（而非現(xiàn)在的1000m深）。頭幾天，核廢料將利用自身的余熱使周圍巖石融化，幾個(gè)月后冷卻，從而把核廢料罐完全包裹起來，形成一個(gè)更安全的核廢料墳?zāi)?。理論推?dǎo)顯示，5000m的深度，應(yīng)該是钚-239的最好歸宿。聚變科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，某些質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做核聚變，簡(jiǎn)稱聚變.聚變是獲得大量核能的另一重要途徑.前面講過，原子彈是利用重核裂變現(xiàn)象制成的.而另一種威力更大的核武器——?dú)鋸?，則是利用輕核聚變現(xiàn)象制成的.聚變又叫熱核反應(yīng)一個(gè)氘核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成，一個(gè)氚核由一個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成，它們發(fā)生聚變反應(yīng)結(jié)合成由二個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成的氦核時(shí)，要放出一個(gè)中子，并釋放出核能.一定質(zhì)量的氘核和氚核聚變時(shí)放出的能量要比等量的鈾核裂變時(shí)放出的能量大幾倍.聚變需要在幾百萬攝氏度的高溫下才能發(fā)生，因此聚變又叫熱核反應(yīng).自然界中的熱核反應(yīng)自然界中，太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)攝氏1千萬度以上，在那里就進(jìn)行著大規(guī)模的聚變反應(yīng).太陽輻射出的光和熱，正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的.可以說，地球上的人類每天都享用著聚變釋放出的能量.

可控核聚變的研究現(xiàn)狀與前景中國、日本、韓國、俄羅斯、美國和歐盟6大ITER成員國2005年6月