新能源之核能

16核能像風(fēng)能、水能和太陽能一樣，核能可以生產(chǎn)出電力而不會(huì)排放二氧化碳及其它溫室氣體。最大的不同在于，核能是唯一被證實(shí)能在全球范圍大量生產(chǎn)供給清潔電力的方案。如果為了滿足我們對清潔能源的迫切需求，核能和“新的可再生能源〞應(yīng)被視為伙伴而不是競爭對手。因此，核能在現(xiàn)實(shí)也應(yīng)列為可持續(xù)能源。2核能簡史近代科學(xué)雖然在450年前就萌芽，但是人類直到100年前，對原子的結(jié)構(gòu)，仍然一無所知。但在最近的100年中，近代的物理和化學(xué)的進(jìn)展驚人。1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾可以不可見的射線，不斷的放出能量；1899年，湯姆生證實(shí)陰極射線其實(shí)就是帶負(fù)電的電子；1905年，愛恩斯坦提出相對論及質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式E=mc2；

1912年，拉賽福從散射實(shí)驗(yàn)中，推斷原子的質(zhì)量集中在很小很小的核心，原子幾乎是空心的；1914年，拉賽福宣告原子核內(nèi)帶正電的粒子，就是氫離子(后來命名為質(zhì)子)；貝可勒爾3核能簡史1920年，科學(xué)家為了解釋原子核的結(jié)構(gòu)，推測原子核內(nèi)應(yīng)該有質(zhì)量和質(zhì)子相當(dāng)?shù)闹行粤Ｗ樱?932年，查德維克發(fā)現(xiàn)中子；1938年，德國的OttoHahn及FritzStrassmann用中子撞擊鈾，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生鋇。1939年，LiseMeitner及OttoFrisch提出核分裂反響的理論，而費(fèi)米那么推測鈾核分裂的同時(shí)，會(huì)有二、三個(gè)中子釋放出來，費(fèi)米的推測馬上就被幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室證實(shí)；1939年，愛因斯坦寫信給美國總統(tǒng)羅斯福，促請進(jìn)行原子彈的研究；1944年，費(fèi)米驗(yàn)證人類可以控制連鎖反響；1945年，歐本海納領(lǐng)導(dǎo)完成了原子彈的制造和引爆；4核能簡史1954年，蘇聯(lián)建造了世界上第一座核能電廠；1956年，英國及法國也開始運(yùn)轉(zhuǎn)核能電廠；1957年，美國；1961年，德國；1962年，加拿大、比利時(shí)；1963年，意大利、日本……；1977年，中國臺(tái)灣、韓國……。到現(xiàn)在，全世界約有32個(gè)國家的480座商用核子反響爐運(yùn)轉(zhuǎn)，提供人類電力需求的百分之十七。這一切真是太快了。這一切是怎么發(fā)生的呢？和傳統(tǒng)的能源比較，核能有什么特性？核能的展望又是如何呢？5原子的探索1896年，貝克發(fā)現(xiàn)鈾可以不可見的射線不斷的放出能量，這是人類第一次發(fā)現(xiàn)放射線。很快，各地的科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)釷、釙、鐳等物質(zhì)也會(huì)放出射線。1898年，居禮夫人把這種物質(zhì)自行放出射線的現(xiàn)象，稱為放射性。1899年至1903年間，拉賽福利用電場、磁場、游離等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鈾及其它原子所放射的射線，是高能量的帶電粒子--它們是α、β射線。6愛因斯坦的質(zhì)能觀1887年，兩位美國物理學(xué)家Michelson及Morley以他們創(chuàng)造的精密儀器，測量發(fā)現(xiàn)地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，并不影響光的速度。1905年，愛因斯坦分析Michelson及Morley的測量程序，提出相對論。相對論的思維和復(fù)雜的數(shù)學(xué)非常「特別」，據(jù)說愛因斯坦曾說過世界上大約只有十個(gè)人懂得他說的東西，不過愛因斯坦不成認(rèn)他說過那樣的話。相對論提出兩項(xiàng)假設(shè)：以等速相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，各觀察者的物理定律都有相同的公式；光的速度恒定。相對論推論：質(zhì)量和能量相關(guān)，質(zhì)量也是能量的一種型式，質(zhì)量和能量可以依E=mc2公式轉(zhuǎn)換。一克的物質(zhì)消滅，所產(chǎn)生的能量可以讓一顆100瓦的燈泡點(diǎn)亮三萬年。但是當(dāng)時(shí)，包括愛因斯坦本人，沒有人知道怎么讓質(zhì)量轉(zhuǎn)換為能量。7追尋中子發(fā)現(xiàn)是α、β射線后，拉賽福即利用這些高能量的帶電粒子進(jìn)行散射實(shí)驗(yàn)，并從散射的結(jié)果和粒子的動(dòng)能、動(dòng)量的計(jì)算。在1911年推斷原子有個(gè)占盡質(zhì)量，帶正電的核心，并在1914年，進(jìn)一步宣告：原子核內(nèi)帶正電的最小粒子，就和氫的原子核一樣。后來這個(gè)組成原子和帶正電的粒子，被命名為proton—質(zhì)子。在1914年，科學(xué)家也開始利用天然放射粒子α，嘗試將較輕的核子撞破。較輕的核子帶較少的正電，α粒子有時(shí)機(jī)在還沒被排斥掉之前，撞擊到核子。1919年，拉賽福就利用這個(gè)方法，把氮轉(zhuǎn)變?yōu)檠酰C明核子可以轉(zhuǎn)換，但是科學(xué)家仍然無法讓核子分裂。要把較重的核子撞破，需要不會(huì)被核子排斥的粒子。8追尋中子1920年，伴隨著原子結(jié)構(gòu)的探索，科學(xué)家確定原子核所帶的正電荷數(shù)目，與該原子的原子序相同。但是，如果原子核全部由質(zhì)子組成，原子核的總質(zhì)量又和測量的結(jié)果相差大約一倍。為了解釋這個(gè)結(jié)果，科學(xué)家不約而同的推測：原子核內(nèi)應(yīng)該含有質(zhì)量和質(zhì)子相當(dāng)?shù)闹行粤Ｗ樱麄兘o這個(gè)還在找尋中的粒子取名為neutron—中子。中子那么的小，又是電中性，自然很難找尋。

1932年，英國科學(xué)家查德維克終于經(jīng)由云霧室的軌跡實(shí)驗(yàn)，證實(shí)中子的存在。中子不帶電，不會(huì)被帶正電的原子核排斥，科學(xué)家利用它，把原子核當(dāng)做靶子，又開始進(jìn)行「轟炸」了。其中，意大利物理學(xué)家費(fèi)米特別重視中子的利用。費(fèi)米在往后的幾年間，利用鐳和鈹混和所產(chǎn)生的中子，成功的完成了60種以上的元素的原子核轉(zhuǎn)換。同一時(shí)間，費(fèi)米等人也發(fā)現(xiàn)低能量的中子反而比高能量的中子更能促成核子轉(zhuǎn)換。9核子鏈鎖反響1938年，德國的OttoHahn及FritzStrassmann用中子撞擊鈾，并從靶子的分析中，發(fā)現(xiàn)了鋇。1939年，奧地利的LiseMeitner及OttoFrisch證實(shí)了OttoHahn及FritzStrassmann的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是鈾的核分裂。他們發(fā)現(xiàn)遭到中子的撞擊，鈾核可以分裂成質(zhì)量大約相等的兩個(gè)核子，鋇以及氡，同時(shí)還會(huì)放出2個(gè)中子。不但如此，經(jīng)過計(jì)算，兩個(gè)核子以及2個(gè)中子的質(zhì)量總和，比一個(gè)鈾核子和一個(gè)中子的質(zhì)量輕，依E=mc2公式，這個(gè)過程會(huì)釋放能量?？茖W(xué)家很快的推論：如果讓核分裂產(chǎn)生的中子再去撞擊鈾核而產(chǎn)生鏈鎖反響，那么，按照E=mc2質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式，核分裂會(huì)釋放出以前人類所無法想象的巨大能量！10核子鏈鎖反響核子連鎖反響的發(fā)現(xiàn)叫很多人寢食難安。首先發(fā)現(xiàn)核分裂的是德國科學(xué)家，如果納粹利用核分裂制成原子彈，那大戰(zhàn)還有什么好打？1939年8月，愛因斯坦致函美國總統(tǒng)羅斯福，促請進(jìn)行原子彈的研究，并警告德國可能展開原子彈的工作了。1939年9月，第二次世界大戰(zhàn)在歐洲爆發(fā)了。一開始，美國并未參戰(zhàn)，對原子彈的研究并不是非常積極。1941年，日本偷襲珍珠港后，美國宣布參戰(zhàn)，而情報(bào)也顯示，德國在海參堡的主持下所進(jìn)行原子彈的研究，已經(jīng)有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，羅斯?？偨y(tǒng)終于下達(dá)總發(fā)動(dòng)令，以制造原子彈為目標(biāo)，成立了最高機(jī)密的曼哈頓方案。11曼哈頓方案曼哈頓方案是由意大利逃往美國的著名科學(xué)家費(fèi)米主持，方案中也網(wǎng)羅了歐洲的Szilard，EugeneWigner，加拿大的Zinn及美國的安德森等科學(xué)界的一時(shí)之選。1942年，費(fèi)米等人在芝加哥大學(xué)運(yùn)動(dòng)場看臺(tái)下的室內(nèi)球場，利用高純度的鈾和石墨，堆成了所謂的芝加哥反響堆。反響堆內(nèi)的石墨，可以讓核分裂所產(chǎn)生的高速中子，經(jīng)過碰撞而降低速度，提高低一波核分裂反響的機(jī)率。費(fèi)米等人以鐳和鈹混和所產(chǎn)生的中子為中子源，并以吸收中子能力極高的鎘片做控制，成功的引發(fā)核子鏈鎖反響。隨著反響堆的逐步堆高，鏈鎖反響也越來越強(qiáng)。1944年12月，在最后的一層材料堆砌完成后，費(fèi)米指揮工作人員逐步將鎘片抽出反響堆，成功地達(dá)成持續(xù)的核子鏈鎖反響。芝加哥反響堆的成功，固然直接導(dǎo)致原子彈的制造，卻也顯示人類有時(shí)機(jī)從核子鏈鎖反響取得巨量的能源。12曼哈頓方案芝加哥反響堆固然證實(shí)原子彈的理論，但是制造原子彈卻絕非易事。芝加哥反響堆利用石墨，讓核分裂所產(chǎn)生的高速中子，經(jīng)過碰撞而減速。中子的速度愈低，引發(fā)核分裂的機(jī)率愈大。但是原子彈必須在極短的時(shí)間內(nèi)，讓核子鏈鎖反響快速的進(jìn)行。讓核分裂所產(chǎn)生的高速中子，經(jīng)過碰撞減速后再誘發(fā)核分裂，實(shí)在緩不濟(jì)急。因?yàn)槟芰坎粔蚣?，就產(chǎn)生不了什么破壞性。如果要讓中子不經(jīng)過減速而誘發(fā)足夠的核分裂，就必須提高分裂材料的純度，來彌補(bǔ)中子速度太快而降低的核分裂機(jī)率。13曼哈頓方案可以產(chǎn)生持續(xù)核子鏈鎖反響的分裂材料只有鈾-235和鈽-239，要制造原子彈，純度需達(dá)99％以上。天然鈾中僅含有0.7％的鈾-235，其余99.3％是鈾-238。鈾-235和鈾-238是同位素，化學(xué)性質(zhì)完全相同，要把鈾-235從天然鈾中別離出來，亦即，要濃縮鈾-235，只能靠物理的方法。鈽-239那么是鈾-238吸收一個(gè)中子以后，經(jīng)過衰變而得，要生產(chǎn)鈽，就必須建造規(guī)模比芝加哥堆更大的核反響器。14曼哈頓方案芝加哥反響堆由費(fèi)米主持，原子彈的制造那么由歐本海納領(lǐng)軍，在美國新墨西哥州沙漠中的小鎮(zhèn)—LosAlamos，召集空前的陣容秘密進(jìn)行。在二次大戰(zhàn)中，為了取得足夠的核分裂材料，美國在田納西州的橡樹嶺建造了規(guī)模龐大的氣體擴(kuò)散工廠，把鈾和氟化合成氣體，利用鈾-235和鈾-238質(zhì)量有微小差異，穿過薄膜的速度有微小的性質(zhì)，經(jīng)過大約4000個(gè)串級的薄膜，把縮鈾-235的濃度提高到99％以上。除了利用氣體擴(kuò)散的技術(shù)進(jìn)行縮鈾-235的濃度之外，美國也在橡樹嶺建造大型的電磁系統(tǒng)，利用鈾-235和鈾-238質(zhì)量有微小差異，游離穿過電磁場的轉(zhuǎn)彎曲度微有不同的性質(zhì)，別離鈾-235和鈾-238。15曼哈頓方案至于另一種可以制造原子彈的材料--鈽-239，美國也在華盛頓州的Hanfort建造核反響器，利用和芝加哥反響堆核連鎖反響相同的原理，持續(xù)以產(chǎn)生的中子撞擊鈾-238，使其轉(zhuǎn)化而生產(chǎn)鈽-239。鈽-239是鈾-238吸收一個(gè)中子以后，經(jīng)過衰變而得。鈽和鈾的化學(xué)性質(zhì)完全不同，要把鈽-239從鈾-238中別離出來似乎比濃縮鈾-235簡單，事實(shí)卻不然。一方面鈽是劇毒物質(zhì)，另一方面，從核反響器取出的鈾，含有鈾-235分裂成的數(shù)百種高放射性物質(zhì)，要把鈽別離出來，即使是現(xiàn)在，也很不容易。這里不厭其煩的交代原子彈材料的制造，是因?yàn)橛行┤苏`以為核能電廠會(huì)像原子彈一樣爆炸。核能電廠使用的核燃料濃縮度很低〔我國的核能電廠所用的鈾燃料濃縮度不超過5％〕，要像原子彈一樣爆炸是不可能的。16巨大的火球?yàn)榱粟s在德國之前制造出原子彈，美國日夜趕工，終于在1945年制造出足夠的鈾-235和鈽-239，而新墨西哥州沙漠小鎮(zhèn)LosAlamos的科學(xué)家們也完成了必要的理論、計(jì)算以及原子彈的裝置，一切就待試驗(yàn)了。雖然理論上可行，但是這個(gè)前所未有的裝置，是不是真的可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸？或是根本不會(huì)爆炸？歐本海納雖然有相當(dāng)?shù)男判?，但是事情難保不會(huì)有意外的結(jié)果。1945年7月16日，科學(xué)家及工程人員聚集在新墨西哥州的隔壁州—內(nèi)華達(dá)州，引爆了人類史上第一顆原子彈。巨大的火球轉(zhuǎn)變?yōu)檗ùn狀的云團(tuán)涌向天際，核分裂所產(chǎn)生的力量，果然石破天驚。17原子的組成

原子是由質(zhì)子、中子和電子組成的。世界上一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，任何原子都是由帶正電的原子核和繞原子核旋轉(zhuǎn)的帶負(fù)電的電子構(gòu)成的。一個(gè)鈾-235原子有92個(gè)電子，其原子核由92個(gè)質(zhì)子和143個(gè)中子組成。

50萬個(gè)原子排列起來相當(dāng)一根頭發(fā)的直徑。如果把原子比作一個(gè)巨大的宮殿，其原子核的大小只是一顆黃豆,而電子相當(dāng)于一根大頭針的針尖。一座100萬千瓦的火電廠，每年要燒掉約330萬噸煤，要用許多列火車來運(yùn)輸。而同樣容量的核電站一年只用30噸燃料。18原子核的結(jié)構(gòu)

原子核一般是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，最簡單的氫原子核只有一個(gè)質(zhì)子，原子核中的質(zhì)子數(shù)（即原子序數(shù)）決定了這個(gè)原子屬于何種元素，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和稱該原子的質(zhì)量數(shù)。19同位素質(zhì)子數(shù)Ｐ相同而中子數(shù)Ｎ不同的一些原子，或者說原子序數(shù)Ｚ相同而原子質(zhì)量數(shù)不同的一些原子，它們在化學(xué)元素周期表上占據(jù)同一個(gè)位置，稱為同位素。所以，“同位素〞一詞用來確指某個(gè)元素的各種原子，它們具有相同的化學(xué)性質(zhì)。同位素按其質(zhì)量不同通常分為重同位素(如鈾-238、鈾-235、鈾-234和鈾-233〕和輕同位素〔如氫的同位素有氘、氚〕。20核能

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈾-235原子核在吸收一個(gè)中子以后能分裂，同時(shí)放出2—3個(gè)中子和大量的能量，放出的能量比化學(xué)反響中釋放出的能量大得多，這就是核裂變能，也就是我們所說的核能。原子彈就是利用原子核裂變放出的能量起殺傷破壞作用，而核電反響堆也是利用這一原理獲取能量，所不同的是，它是可以控制的。21鈾的特性及其能量的釋放鈾是自然界中原子序數(shù)最大的元素，天然鈾由幾種同位素構(gòu)成：除了0.711%的鈾-235〔235是質(zhì)量數(shù)〕、微量鈾-234〔0.0058％〕外，其余是鈾-238〔99.238％〕。鈾-235原子核完全裂變放出的能量是同量煤完全燃燒放出能量的2700000倍。也就是說1克Ｕ-235完全裂變釋放的能量相當(dāng)于2噸半優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)所釋放的能量。22核能如何釋放核能的獲得主要有兩種途徑，即重核裂變與輕核聚變。Ｕ-235，有一個(gè)特性，即當(dāng)一個(gè)中子轟擊它的原子核時(shí)，它能分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)產(chǎn)生2—3個(gè)中子和β、γ等射線，并釋放出約200兆電子伏特的能量。如果有一個(gè)新產(chǎn)生的中子，再去轟擊另一個(gè)鈾-235原子核，便引起新的裂變，以此類推，這樣就使裂變反響不斷地持續(xù)下去，這就是裂變鏈?zhǔn)椒错?，在鏈?zhǔn)椒错懼校四芫瓦B續(xù)不斷地釋放出來。23輕核聚變兩個(gè)較輕的原子核聚合成一個(gè)較重的原子核，同時(shí)放出巨大的能量，這種反響叫輕核聚變反響。它是取得核能的重要途徑之一。在太陽等恒星內(nèi)部，因壓力、溫度極高，輕核才有足夠的動(dòng)能去克服靜電斥力而發(fā)生持續(xù)的聚變。自持的核聚變反響必須在極高的壓力和溫度下進(jìn)行，故稱為“熱核聚變反響〞。

氫彈是利用氘氚原子核的聚變反響瞬間釋放巨大能量起殺傷破壞作用，正在研究受控?zé)岷司圩兎错懷b置也是應(yīng)用這一根本原理，它與氫彈的最大不同是，其釋放能量是可以被控制的。24核聚變能量的釋放與鈾相同數(shù)量的輕核聚變時(shí)放出的能量要比鈾大幾倍。例如1克氘化鋰〔Ｌi-6〕完全反響所產(chǎn)生的能量約為1克鈾-235裂變能量的三倍多。實(shí)現(xiàn)核聚變的條件十分苛刻，即需要使氫核處于幾千萬度以上高溫才能使相當(dāng)?shù)暮司哂袆?dòng)能實(shí)現(xiàn)聚合反響。25U-236分裂核裂變中子U-235U-236分裂分裂碎片分裂碎片中子中子中子伽馬射線千萬分之一秒內(nèi)U-235分裂26核聚變氘氚中子14.1MeV氦-43.5MeV27核裂變28鏈?zhǔn)椒错?9核裂變

質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)新原子核，并釋放出能量的過程。原子彈――根據(jù)核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈?zhǔn)椒错懙慕Y(jié)果！30核聚變 2個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時(shí)釋放出能量的過程。31二戰(zhàn)末美國在日本投擲了兩枚原子彈一顆于1945年8月6日投于日本的廣島，另一顆于8月9日投于日本的長崎。

32從飛機(jī)上拍下原子彈在廣島爆炸的情景33爆炸后的長崎34悲哀的歷史廣島市80％的建筑物化為灰燼，6.8萬人當(dāng)場喪生，5年后因原子彈死亡人數(shù)到達(dá)24.7萬人；長崎市60％的建筑物被摧毀，當(dāng)場傷亡8.6萬人，5年后共死亡14萬人。該地區(qū)核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各種怪異的后遺癥，在隨后幾年中，又有大批人痛苦地死去。

351964年10月16日14時(shí)59分50秒整，在中國新疆羅布泊騰起了蘑菇云：中國成功進(jìn)行了第一次當(dāng)量為2萬噸梯恩梯炸藥的核試驗(yàn)，爆炸了一顆原子彈。36氫彈――根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。1966年12月28日12：00時(shí)，首次氫彈試爆成功37從原子彈試爆到氫彈試爆，美國用了7年，蘇聯(lián)用了4年，英國接近5年，法國是8年多，但是中國只用了2年8個(gè)月。

1988年9月29日上午成功在中央分區(qū)核試驗(yàn)場羅布泊進(jìn)行首度中子彈試爆。38核能的軍事應(yīng)用39核能的和平用途二次大戰(zhàn)后，有鑒于核能的無限潛能，各工業(yè)強(qiáng)國皆致力于核能和平用途之開發(fā)，經(jīng)斟酌本身的工業(yè)條件后，各自開展其適用之商用核能發(fā)電反響器。二次世界大戰(zhàn)期間，美國為將鈾－238轉(zhuǎn)換成核彈所需之鈽－239以達(dá)軍事目的，以芝加哥反響堆為根底，開展了石墨為緩和劑的反響器，但是美國后來的核能開展，是以輕水式反響器為主；英國那么開展氣冷式石墨緩和劑反響器；加拿大致力于重水式反響器之開展；蘇俄為軍民兼用及經(jīng)濟(jì)考慮而開展獨(dú)特的水冷式石墨緩和劑反響器，它兼具商用發(fā)電及生產(chǎn)核武原料的雙重功能。40核能的和平用途雖然美國的核能技術(shù)最先進(jìn)，但是世界上第一部用來發(fā)電的核反響器，卻是蘇俄于1954年在莫斯科附近建造完成的ObninskAPS，容量僅5MWe的一部小型輕水冷卻石墨緩和式反響器〔LWGR〕。英國于1956年建造完成第一座氣冷式反響器〔GCR〕CalderHall1號機(jī)。1957年美國西屋公司也利用核子潛艇的反響器技術(shù)，在賓州的ShippingPort興建完成第一座容量為60MWe的商用壓水式反響器〔PWR〕核能電廠。1960年，由美國奇異公司設(shè)計(jì)的第一座容量184MWe沸水式反響器〔BWR〕在伊利諾伊州的Dresden核電廠開始運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。1962年，第一座重水式反響器〔PHWR〕在加拿大誕生。41核能的和平用途法國、日本、西德、瑞典等國亦經(jīng)由西屋公司及奇異公司的技術(shù)轉(zhuǎn)移而建立了本身的輕水式反響器工業(yè)。輕水式商用核能電廠的容量亦自第一部的60MWe級順利開展到300MWe、600MWe、900MWe及至今日的1000MWe、1300MWe、乃至1450MWe級。42世界核能利用的現(xiàn)狀截至1999年，全世界有29個(gè)國家的433座核電站在運(yùn)行。目前全世界核電提供的電能占世界電力供給的17%，為此每年可以減少23億噸CO2的排放量，這意味著如果不使用核電，全世界CO2的排放量將增加10%。根據(jù)世界核協(xié)會(huì)(WNA)網(wǎng)站提供的資料，截至2023年6月l日，全球有29個(gè)國家共運(yùn)行著441臺(tái)核電機(jī)組(見表l)，總凈裝機(jī)容量為376.4GWe;有13個(gè)國家正在建設(shè)60臺(tái)核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為63.OGwe;有27個(gè)國家方案建設(shè)155臺(tái)核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為171.SGwe;有37個(gè)國家擬建設(shè)338臺(tái)核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為384.4Gwe。預(yù)計(jì)2021年全球核電反響堆的鈾需求量為6897ltu(81338tU308)。4344世界原子能消費(fèi)增長了107倍，年復(fù)合增長率11%。80年代以來，各國的份額根本穩(wěn)定，目前美國，法國，日本分別占到約31%，16%和11%的份額。俄羅斯，韓國和德國各占約5-6%，中國約占3%。目前開發(fā)核能的途徑有兩條：重元素的裂變，如鈾的裂變；輕元素的聚變，如氘、氚、鋰等45世界總儲(chǔ)量在可收回本錢130美元/克條件下為540萬噸，澳大利亞占據(jù)了近3成，哈薩克斯坦，加拿大和俄羅斯分別占12%，9%和9%。按目前的消耗量，陸地上的鈾只夠開采幾十年。但海水中的鈾儲(chǔ)量估計(jì)在46億噸，同時(shí)，核聚變比核裂變產(chǎn)生的能量效應(yīng)要高600倍，其燃料主要為氫，氘，氚?？梢灶A(yù)見，隨著人類海洋鈾，氘，氚提取技術(shù)尤其是核聚變技術(shù)的突破，核能將為人類提供取之不盡，用之不竭的能源動(dòng)力46前三位為美國，法國，日本，分別占到其發(fā)電量的20%，74%和29%。德國，韓國和烏克蘭那么分別占到其發(fā)電量的28%，32%和48%，而中國僅占1.8%。2023年世界核電總共奉獻(xiàn)了其發(fā)電量的13.5%。47總的趨勢，北美，西歐，東歐的份額呈下降趨勢；遠(yuǎn)東，中東和南亞，拉美呈上升趨勢。世界總裝機(jī)預(yù)測低估值2023，2030，2050分別到達(dá)429，500和557十億瓦特；高估值那么分別到達(dá)526，746，1228十億瓦特。48做為世界第二大經(jīng)濟(jì)體和開展中國家，中國核能的開展對其能源產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有戰(zhàn)略意義，按照其《核電中長期開展規(guī)劃》，力爭2023年核電占電力總裝機(jī)的比例到達(dá)5%以上。中國目前的核電廠主要集中在東南沿海地區(qū)，49美國三里島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故引起公眾對核的恐懼。在過去10年中，核電變成了一個(gè)倍受爭議的話題，它已從世界開展最快的能源淪為開展最慢的能源。50但是這種恐核心理導(dǎo)致的核電開展停滯，已帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，例如，1999年瑞典核電占47%，因?yàn)殛P(guān)閉核電站，只能被迫向丹麥燃煤電廠購電，不但電費(fèi)上漲，而且導(dǎo)致西歐CO2的排放總量超標(biāo)。由于電力緊張，美國也中止了暫停建核電站的規(guī)定，重新起動(dòng)核電站建設(shè)方案。51與歐美興旺國家相反，亞洲由于經(jīng)濟(jì)迅速崛起，核電開展方興未艾，亞洲目前共有90座核電站在運(yùn)行，其中2/3集中在日本。韓國、中國大陸和臺(tái)灣地區(qū)、印度、巴基斯坦等仍有許多座新核電站在建設(shè)之中。52由于先進(jìn)堆型的開發(fā)，核電技術(shù)的不斷完善，核平安程度越來越高，加上全球經(jīng)濟(jì)的迅速開展，以及為了解決溫室氣體排放及酸雨等環(huán)境問題，核電在未來20年又將有一個(gè)新的開展，對開展中國家更是如此。53核反響堆核反響堆及其組成

核反響堆是一個(gè)能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒错懀瑥亩鴮?shí)現(xiàn)核能—熱能轉(zhuǎn)換的裝置。核反響堆是核電廠的心臟，核裂變鏈?zhǔn)椒错懺谄渲羞M(jìn)行。

反響堆由堆芯、冷卻系統(tǒng)、慢化系統(tǒng)、反射層、控制與保護(hù)系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、輻射監(jiān)測系統(tǒng)等組成。

堆芯中的燃料：反響堆的燃料，不是煤、石油，而是可裂變材料Ｕ-23554核反響堆燃料包殼：為了防止裂變產(chǎn)物逸出，一般燃料都需用包殼包起來，包殼材料有鋁、鋯合金和不銹鋼等?？刂瓢艉推桨舶簦簽榱丝刂奇?zhǔn)椒错懙乃俾试谝粋€(gè)預(yù)定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，稱之為控制棒和平安棒?？刂瓢粲脕硌a(bǔ)償燃料消耗和調(diào)節(jié)反響速率；平安棒用來快速停止鏈?zhǔn)椒错憽Ｎ阵w材料一般是硼、碳化硼、鎘、銀銦鎘等。冷卻劑：為了將裂變的熱導(dǎo)出來，反響堆必須有冷卻劑，常用的冷卻劑有輕水、重水、氦和液態(tài)金屬鈉等。慢化劑：由于慢速中子更易引起鈾-235裂變，而中子裂變出來那么是快速中子，所以有些反響堆中要放入能使中子速度減慢的材料，就叫慢化劑，一般慢化劑有水、重水、石墨等。55核反響堆反射層：反射層設(shè)在活性區(qū)四周，它可以是重水、輕水、鈹、石墨或其它材料。它能把活性區(qū)內(nèi)逃出的中子反射回去，減少中子的泄漏量。屏蔽系統(tǒng)：反響堆周圍設(shè)屏蔽層，減弱中子及γ劑量。輻射監(jiān)測系統(tǒng)：該系統(tǒng)能監(jiān)測并及早發(fā)現(xiàn)放射性泄漏情況。56反響堆的結(jié)構(gòu)形式和分類反響堆的結(jié)構(gòu)形式是千姿百態(tài)的，它根據(jù)燃料形式、冷卻劑種類、中子能量分布形式、特殊的設(shè)計(jì)需要等因素可建造成各類型結(jié)構(gòu)形式的反響堆。目前世界上有大小反響堆上千座，其分類也是多種多樣。按能普分有由熱能中子和快速中子引起裂變的熱堆和快堆；按冷卻劑分有輕水堆，即普通水堆〔又分為壓水堆和沸水堆〕、重水堆、氣冷堆和鈉冷堆。按用途分有：〔1〕研究試驗(yàn)堆：是用來研究中子特性，利用中子對物理學(xué)、生物學(xué)、輻照防護(hù)學(xué)以及材料學(xué)等方面進(jìn)行研究；〔2〕生產(chǎn)堆，主要是生產(chǎn)新的易裂變的材料鈾-233、钚-239；〔3〕動(dòng)力堆，利用核裂變所產(chǎn)生的熱能廣泛用于艦船的推進(jìn)動(dòng)力和核能發(fā)電。57研究實(shí)驗(yàn)反響堆是指用作實(shí)驗(yàn)研究工具的反響堆，它不包括為研究發(fā)展特定堆型而建造的、本身就是研究對象的反響堆，如原型堆，零功率堆，各種模式堆等。研究實(shí)驗(yàn)堆的實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域很廣泛，包括堆物理，堆工程、生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)等，同時(shí)，還可生產(chǎn)各種放射性同位素和培訓(xùn)反響堆科學(xué)技術(shù)人員。研究實(shí)驗(yàn)堆種類很多，例如：游泳池式研究實(shí)驗(yàn)堆：在這種堆中水既作為慢化劑、反射層和冷卻劑，又起主要屏蔽作用。因水池常做成游泳池狀的長圓形而得其名。58研究實(shí)驗(yàn)反響堆罐式研究實(shí)驗(yàn)堆：由于較高的工作溫度和較大的冷卻劑流量只有在加壓系統(tǒng)中才能實(shí)現(xiàn)，因此，必須采取加壓罐式結(jié)構(gòu)。重水研究實(shí)驗(yàn)堆：重水的中子吸收截面小，允許采用天然鈾燃料，它的特點(diǎn)是臨界質(zhì)量較大，中子通量密度較低。如果要減小臨界質(zhì)量和獲得高中子通量密度，就用濃縮鈾來代替天然鈾。此外，還有固體慢化劑研究實(shí)驗(yàn)堆、均勻型研究實(shí)驗(yàn)堆、快中子實(shí)驗(yàn)堆等。59動(dòng)力反響堆世界上動(dòng)力反響堆可分為潛艇動(dòng)力堆和商用發(fā)電反響堆。核潛艇通常用壓水堆做為其動(dòng)力裝置。商用規(guī)模的核電站用的反響堆主要有壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆和快堆等。60輕水堆輕水堆是動(dòng)力堆中最主要的堆型、在全世界的核電站中輕水堆約占85.9%。普通水(輕水)在反響堆中既作冷卻劑又作慢化劑。輕水堆又有兩種堆型：沸水堆和壓水堆。沸水堆的最大特點(diǎn)是作為冷卻劑的水會(huì)在堆中沸騰而產(chǎn)生蒸汽，故叫沸水堆。壓水堆堆中的壓力較高，冷卻劑水的出口溫度低于相應(yīng)壓力下的飽和溫度，不會(huì)沸騰，因此這種堆又叫壓水堆。61由燃料組件組成的堆芯放在一個(gè)能承受高壓的壓力殼內(nèi)。冷卻劑從壓力殼右側(cè)的進(jìn)口流入壓力殼，通過堆芯筒體與壓力殼之間形成的環(huán)形通道向下，再通過流量分配器從堆芯下部進(jìn)入堆芯，吸收堆芯的熱量后再從壓力殼左側(cè)的出口流出。由吸收中子材料組成的控制棒組件在控制棒驅(qū)動(dòng)裝置的操縱下，可以在堆芯上下移動(dòng)，以控制堆芯的鏈?zhǔn)椒错憦?qiáng)度。62輕水堆中典型燃料元件輕水堆通常以濃縮鈾作燃料63壓水堆沸水堆64壓水反響堆65沸水反響堆66重水堆重水堆以重水作為冷卻劑和慢化劑。由于重水對中子的慢化性能好，吸收中子的幾率小，因此重水堆可以采用天然鈾作燃料。這對天然鈾資源豐富，又缺乏濃縮鈾能力的國家是一種非常有吸引力的堆型。在核電站中重水堆約占4.5%。67加拿大坎杜重水堆的示意圖68重水堆69重水反響堆70氣冷堆氣冷堆是以氣體作冷卻劑，石墨作慢化劑。氣冷堆經(jīng)歷了三代。第三代為高溫氣冷堆。采用高濃縮鈾作燃料，并用氦作為冷卻劑。由于氦冷卻效果好，燃料為彌散型無包殼，堆芯石墨又能承受高溫，所以堆芯氣體出口溫度可高達(dá)800℃，故稱之為高溫氣冷堆。核電站的各種堆型中，氣冷堆約占2%~3%。71高溫氣冷堆72快中子增殖堆前述的幾種堆型中，核燃料出裂變主要是依靠能最比較小的熱中子，都是所謂熱中子堆。在這些堆中為了慢化中子，堆內(nèi)必須裝有大量的慢化劑。快中子反響堆不用慢化劑，裂變主要依靠能量較大的快中子。如果快中子堆中采用239Pu(钚)作燃料，那么消耗一個(gè)239Pu核所產(chǎn)生的平均中子數(shù)達(dá)2.6個(gè)，除維持鏈?zhǔn)椒错懹萌ヒ粋€(gè)中子外，因?yàn)椴淮嬖诼瘎┑奈?，故還可能有一個(gè)以上的中子用于再生材料的轉(zhuǎn)換。例如可以把堆內(nèi)天然鈾中的238U轉(zhuǎn)換成239Pu，其結(jié)果是新生成的239Pu核與消耗的239Pu核之比(所謂增殖比)可達(dá)1.2左右，從而實(shí)現(xiàn)了裂變?nèi)剂系脑鲋?。所以這種堆也稱為快中子增殖堆。它所能利用的鈾資源中的潛在能量要比熱中子堆大幾十倍。這正是快堆突出的優(yōu)點(diǎn)。由于快堆堆芯中沒有慢化劑，故堆芯結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，功率密度比一般輕水堆高4-8倍。但傳熱問題顯得特別突出。通常為強(qiáng)化傳熱都采用液態(tài)金屬鈉作為冷卻劑?？熘凶佣央m然前途廣闊，但技術(shù)難度非常大，目前在核電站的各種堆型中僅占0.7%。7374快中子堆75快中子增殖堆76由于快堆堆芯中沒有慢化劑，故堆芯結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，功率密度比一般輕水堆高4~8倍。由于快堆體積小，功率密度大，故傳熱問題顯得特別突出?？熘凶佣央m然前途廣闊，但技術(shù)難度非常大，目前在核電站的各種堆型中僅占0.7%。77供熱堆供熱堆是專門用于供熱的一種反響堆，當(dāng)然也可以利用供熱堆提供的熱能，采用吸收式制冷或噴射制冷的方式實(shí)現(xiàn)冷、熱聯(lián)產(chǎn)；或用于海水淡化。我國5MW的供熱堆，1989年已開始在清華大學(xué)運(yùn)行，至今已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。200MW的供熱站也正在建設(shè)之中。78什么是核電站核電站就是利用一座或假設(shè)干座動(dòng)力反響堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動(dòng)力設(shè)施。反響堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈?zhǔn)搅炎兎错懢驮谄渲羞M(jìn)行。目前世界上核電站常用的反響堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進(jìn)型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反響堆。壓水反響堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是參軍用堆根底上開展起來的最成熟、最成功的動(dòng)力堆堆型。79核電站工作原理核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反響堆〞的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。80壓水堆核電站

以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運(yùn)行和保證反響堆平安而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機(jī)組及二回等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。81沸水堆核電站82重水堆核電站83快堆核電站8485核能的和平利用――核電站如果使原子核的裂變和聚變在可控制的條件下緩慢進(jìn)行，釋放的核能就可有效地利用。86核能的和平利用――核電站思考：在電站工作過程中，能是如何轉(zhuǎn)化的？核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能87核能的和平利用――核電站88核能的和平利用――核電站秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營管理的30萬千瓦壓水堆核電站。89核能電廠與火力電廠的異同水蒸汽出汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)冷卻冷凝器冷水進(jìn)鍋爐核反應(yīng)器核反應(yīng)器90火電站與核電站的區(qū)別核電站和火電站的主要區(qū)別是熱源不同，而將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換成電能的裝置那么根本相同?；痣娬究繜?、石油或天然氣來取得熱量，而核電站那么依靠反響推中的冷卻劑將核燃料裂變鏈?zhǔn)椒错懰a(chǎn)生的熱量帶出來。91火電站與核電站的區(qū)別92核燃料和冷卻劑燃料是主要產(chǎn)生熱的地方。它的型式是做成燃料丸的樣子。將燃料丸迭起來密封在鋯合金所鑄成的封套內(nèi)，成為燃料棒。多根燃料棒再組起來，擺成一矩陣架構(gòu)，稱為燃料組件。兩三百個(gè)的燃料組件再合并在一起，成為爐心。爐心再置于一耐高壓的壓力槽內(nèi)。

冷卻劑在發(fā)熱的燃料棒間的通道，由下往上流動(dòng)，將熱帶出爐心與壓力槽之外。由于發(fā)電時(shí)必需藉高溫及高壓的水蒸汽推動(dòng)汽機(jī)，冷卻劑可以直接在爐心內(nèi)沸騰，產(chǎn)生水蒸汽。冷卻劑也可以將熱交給另外的蒸汽產(chǎn)生器，去產(chǎn)生發(fā)電要用的水蒸汽。93臨時(shí)貯藏回收廢物處理最終儲(chǔ)存產(chǎn)生能量采礦轉(zhuǎn)化濃縮核燃料制作核燃料的循環(huán)94核裂變的燃料核裂變的核燃料主要是鈾。天然鈾通常由3種同位素構(gòu)成：鈾-238，約占鈾總量的99.3%；鈾-235，占鈾的總量不到0.7％；還有極少量的鈾-234。95與一般的礦物燃料相比，核燃料有兩個(gè)突出的不同特點(diǎn)：〔1〕是生產(chǎn)過程復(fù)雜，要經(jīng)過采礦、加工、提煉、轉(zhuǎn)化、濃縮、燃料元件制造等多道工序才能制成可供反響堆使用的核燃料；〔2〕是還要進(jìn)行“后處理〞。96鈾的濃縮方法：〔1〕氣體擴(kuò)散法；〔2〕激光別離法。97核聚變的核燃料最容易實(shí)現(xiàn)核裂變反響的是原子核中最輕的核，例如氫、氘、氚、鋰等。其中最容易實(shí)現(xiàn)的熱核反響是氘和氚聚合成氦的反響。作為核燃料之一的氘，地球上的儲(chǔ)量特別豐富，每升海水中即含氘0.034g，地球上有15×1014億噸海水，故海水中的氘含量即達(dá)450億噸，因此幾乎是取之不盡的。98核電廠重要組件燃料丸燃料棒燃料組件壓力槽99燃料棒和屏蔽系統(tǒng)燃料棒：用以控制核分裂反響，分置于爐心不同位置?？勺鰹闊峁β实奈⒄{(diào)，也可做為緊急停機(jī)之用。通常其所使用的材料，吸收中子能力特強(qiáng)，以用來影響中子循環(huán)的平衡，進(jìn)而控制核分裂反響。屏蔽系統(tǒng)：另外還有比較重要的正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的系統(tǒng)，如屏蔽及圍阻體。圍阻體及其內(nèi)部粗厚的混凝土鋼筋建筑物，形成了很有效的放射線屏蔽。圍阻體的鋼襯那么做為保障其結(jié)構(gòu)的密閉性用。100核能的和平利用――核電站燃料丸及燃料棒壓力槽鋼襯圍阻體混凝土外殼101壓水是式核電廠圍阻體水蒸汽出冷水進(jìn)壓力槽調(diào)壓罐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)冷凝器海水冷卻蒸汽發(fā)生器102壓水堆核電站103蒸汽發(fā)生器104穩(wěn)壓器105核電站的系統(tǒng)和設(shè)備通常由兩大局部組成：核的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱核島；常規(guī)的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱常規(guī)島。目前核電站中廣泛采用的是輕水堆，即壓水堆和沸水堆。壓水堆核電站的最大特點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)分成兩大局部，即一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)。106通常一個(gè)壓水堆有2~4個(gè)并聯(lián)的一回路系統(tǒng)(又稱環(huán)路)，但只有一個(gè)穩(wěn)壓器。每一個(gè)環(huán)路都有一臺(tái)蒸發(fā)器和1~2臺(tái)冷卻劑泵。壓水堆核電站由于以輕水作慢化劑和冷卻劑，反響堆體積小，建設(shè)周期短，造價(jià)較低；加之一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開，運(yùn)行維護(hù)方便，需處理的放射性廢氣、廢液、廢物少，因此在核電站中占主導(dǎo)地位。107核電站系統(tǒng)核電站是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它集中了當(dāng)代的許多高新技術(shù)。為了使核電站能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，以及一旦發(fā)生事故時(shí)能保證反響堆的平安和防止放射性物質(zhì)外泄，核電站設(shè)置有各種輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和平安設(shè)施。以壓水堆核電站為例，主要有以下系統(tǒng)。108核島的核蒸汽供給系統(tǒng)核蒸汽供給系統(tǒng)包括下述子系統(tǒng)：一回路主系統(tǒng)〔包括壓水堆、冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主管道等〕、化學(xué)和容積控制系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)〔又稱停堆冷卻系統(tǒng)〕、平安注射系統(tǒng)〔又稱緊急堆芯冷卻系統(tǒng)〕、控制、保護(hù)和檢測系統(tǒng)。109核島的輔助系統(tǒng)核島輔助系統(tǒng)包括以下主要的子系統(tǒng)：設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、硼回收系統(tǒng)、反響堆的平安殼及噴淋系統(tǒng)、核燃料的裝換料及貯存系統(tǒng)、平安殼及核輔助廠房通風(fēng)和過濾系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組。110常規(guī)島的系統(tǒng)常規(guī)島系統(tǒng)與火電站的系統(tǒng)相似，它通常包括：二回路系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。111核電站的廢物處理系統(tǒng)112核燃料的平安循環(huán)使用和處理113核能的必需性經(jīng)濟(jì)開展與合作組織〔OECD〕的國際能源部是一個(gè)研究全球能源需求的國際團(tuán)體。私營的世界能源委員會(huì)發(fā)揮著相同的作用。所有組織的預(yù)測均無情地指出相同的結(jié)論：如果不迅猛的擴(kuò)大核能生產(chǎn)，世界將無法滿足其越來越大的能源需求。114目前的核能狀況核能發(fā)電只有五十多年的歷史，目前核能的發(fā)電量相當(dāng)于當(dāng)時(shí)各種發(fā)電方式的發(fā)電量的總和。世界上大約三分之二的人口居住在這樣的國家中，核電站是其電力生產(chǎn)和工業(yè)根底不可缺少的一局部。在擁有一半世界人口的國家里，它們正在方案建設(shè)或者已經(jīng)在建設(shè)核電站。這樣，全球核能的迅速增長就不需要根本性的變動(dòng)，只需加快現(xiàn)有的策略就可以了。115目前的核能狀況現(xiàn)在，大約480個(gè)核反響堆正在為32個(gè)國家發(fā)電。至少有15個(gè)國家的25%及25%以上的電力供給依賴于核能。在歐洲和日本，核電所占的比例在30%以上。在美國，核電提供20%的電力需求。116目前的核能狀況在全球范圍內(nèi)，有50多個(gè)國家的科學(xué)家們在使用近300個(gè)核反響堆，用以：研究核技術(shù)生產(chǎn)用于醫(yī)療診斷和癌癥治療的放射性同位素同時(shí)，在世界大洋里，核反響堆驅(qū)動(dòng)著400多艘艦艇。這些反響堆對船員和環(huán)境都沒有構(gòu)成危害。冷戰(zhàn)之后，一個(gè)新的浪潮是把核材料從武器中撤離，將其改為民用的核能燃料。117強(qiáng)有力的核政策很多國家都莊重的承諾對核能的責(zé)任。這些國家有中國，印度，美國，俄羅斯和日本。這些國家擁有世界一半的人口。其它國家如阿根廷，巴西，加拿大，芬蘭，韓國，南非，烏克蘭以及幾個(gè)中歐東歐國家也正在加強(qiáng)發(fā)揮核能在國家經(jīng)濟(jì)上的作用。一些尚未使用核能的重要開展中國家如印度尼西亞、埃及和越南也在考慮這種選擇。118強(qiáng)有力的核政策核能具有能源的獨(dú)立性和供給平安性。擁有六千萬人口的法國從核能中獲得其75%的電力。它也是世界上最大的電力出口國。意大利也擁有六千萬人口，但它不生產(chǎn)核電，是世界上最大的電力進(jìn)口國。119有關(guān)輻射的一些事實(shí)全球各地的地面和大氣層都有自然的輻射。這種“自然環(huán)境〞下的輻射，在不同的區(qū)域間有很大的不同，而它卻正是我們?nèi)祟愃姝h(huán)境的一局部。像許多事物一樣，輻射有利也有弊。大劑量的輻射是危險(xiǎn)的。許多證據(jù)說明，小劑量的輻射是無害的。120有關(guān)輻射的一些事實(shí)核反響堆所產(chǎn)生的輻射與自然輻射相似，但它的強(qiáng)度更大。核電站使用防護(hù)墻把輻射隔離開來，附近的數(shù)百萬居民可以平安地生活。事實(shí)上，人們所接受到的輻射有90%來自于自然界，有10%來自于醫(yī)療放射。核能的輻射泄漏量是微缺乏道的。121核電站放射性影響核電站的放射性也是公眾最擔(dān)憂的問題。其實(shí)人們生活在大自然與現(xiàn)代文明之中，每時(shí)每刻都在不知不覺地受到來源于天然放射性的本底和各種人工放射性輻射影響。122

各種液體的放射性水準(zhǔn)

核電站排出的水1～10微微居里／L家用水20″河水10～100″啤酒130″海水350″威士忌酒1200″牛奶1400″123核電站排放物會(huì)使人的一生壽命縮短24s。這與因抽煙縮短壽命7～10年相比，可以說微乎其微。減壽因素平均縮短壽命體重超過正常的25%3.6年男性比女性短壽3.0年抽煙每天1盒7.0年每天2盒10.0年居住在城市5.0年1970年核電站輻射小于1分鐘2000年核電站發(fā)電量小于30分鐘124防止放射性泄漏的屏障為了防止放射性裂變物質(zhì)泄漏，核平安規(guī)程對核電站設(shè)置了如下7道屏障：陶瓷燃料芯塊、燃料元件包殼、壓力容器和管道、混凝土屏蔽、圓頂?shù)钠桨矚?gòu)筑物、隔離區(qū)、低人口區(qū)。有了以上7道屏障，加上核工業(yè)和核技術(shù)的進(jìn)步，今后是不再可能發(fā)生前蘇聯(lián)切爾諾貝利電站那樣的事故的。125核電站的多層平安保護(hù)126賓州三哩島核能事故1979年，美國賓州三哩島核能電廠發(fā)生了嚴(yán)重核能事故，雖然民眾并未受到輻射外釋的威脅，但是電廠的爐心卻已熔損。事情的起因是電廠的工程人員在操作設(shè)備時(shí)，不慎造成跳機(jī)。跳機(jī)后電廠釋壓閥因瞬間高壓力開啟后，卡在開啟的位置而沒有關(guān)閉回去，結(jié)果反響爐冷卻水從卡住的閥門流失，因?yàn)闄C(jī)組壓力下降。但是電廠運(yùn)轉(zhuǎn)人員并沒有覺察冷卻水流失，反而在機(jī)組壓力下降時(shí)，錯(cuò)誤判斷以為反響爐仍然充滿冷卻水，而將已經(jīng)自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水的平安注水系統(tǒng)關(guān)閉。結(jié)果造成反響爐因?yàn)槔鋮s缺乏而熔損。這個(gè)事件雖然對于民眾的健康并無任何影響，但是對于核能工業(yè)的打擊卻非常嚴(yán)重。127切爾諾貝利：傳聞與現(xiàn)實(shí)1986年蘇維埃烏克蘭的切爾諾貝利核災(zāi)難是唯一危害公眾的核能事故。它引起公眾對核能的平安性的廣泛擔(dān)憂。但是切爾諾貝利反響堆存在著嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，而且薄弱的平安措施也沒能彌補(bǔ)人為的錯(cuò)誤。相反，美國三英里島意外事件有著完善的保護(hù)體系，它從沒危害過任何人，現(xiàn)在已成為本工業(yè)的全球標(biāo)準(zhǔn)。存在著像切爾諾貝利的嚴(yán)重缺陷的反響堆已經(jīng)被去除或改造，而且人們也永遠(yuǎn)不會(huì)再建造類似的反響堆。128切爾諾貝利：傳聞與現(xiàn)實(shí)聯(lián)合國利用世界一流的輻射專家，對切爾諾貝利事故所產(chǎn)生的健康影響進(jìn)行徹底的調(diào)查，調(diào)查不僅限于事故最初死亡的31人。由此次事故引起的1800例甲狀腺癌幾乎全部成功地治愈。除此之外，事隔15年之后，科學(xué)證明該地區(qū)遠(yuǎn)近沒有癌癥病例的增加。理論上，預(yù)計(jì)切爾諾貝利事故長期可能造成的影響是3000例晚年癌癥死亡。任何這樣的增加都是很小的，無法在統(tǒng)計(jì)上得到確認(rèn)。129切爾諾貝利：傳聞與現(xiàn)實(shí)聯(lián)合國的官方調(diào)查和發(fā)現(xiàn)并沒有看輕切爾諾貝利事故的嚴(yán)重性。但是這些調(diào)查和發(fā)現(xiàn)確實(shí)反駁了許多駭人聽聞的報(bào)道并恰當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)這一偶然事件。煤礦事故和瓦斯爆炸每年會(huì)引起數(shù)千例死亡。具有挖苦性的是，這些死亡是如此的平常以至于它們大多數(shù)都沒有被報(bào)道。例如，數(shù)十人喪生于一次煤礦事故而幾乎不為人所知，即使這次事故在一天內(nèi)引起的死亡比整個(gè)核能史引起的死亡人數(shù)還要多。130切爾諾貝利：傳聞與現(xiàn)實(shí)過多使用燃燒化石燃料對健康的最大影響在于空氣污染。世界衛(wèi)生組織〔WHO〕估計(jì)此類污染每年要造成近三百萬例死亡。醫(yī)療專家預(yù)測，到2025年燃燒化石燃料引起的死亡會(huì)呈3倍增長。這些消滅性的健康影響相當(dāng)于在不久的將來每天發(fā)生600次“切爾諾貝利污染〞。核能的危害哪怕再被扭曲，也不及它嚴(yán)重。131優(yōu)良的核平安記錄盡管切爾諾貝利事故損壞了核能的形象，此次事故遺留下來的積極面是它促使世界采取更強(qiáng)有力的核平安制度。1989年，核工業(yè)建立了世界核操作協(xié)會(huì)〔WANO〕以培養(yǎng)全球核平安文化。通過私營外交手段，世界核操作協(xié)會(huì)(WANO)已經(jīng)建立起了囊括所有核能國家的跨國技術(shù)交流網(wǎng)絡(luò)。今天，世界上所有的核反響堆都是世界核操作協(xié)會(huì)同行操作檢查制度的一局部。132優(yōu)良的核平安記錄世界核操作協(xié)會(huì)同行操作檢查制度的目的是確保它們遵守由聯(lián)合國國際原子能組織(IAEA)規(guī)定的嚴(yán)格平安標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)平安操作是不會(huì)有任何過失的。在世界上大多數(shù)的核工廠里，與平安有關(guān)的事故幾乎為零。國家與國際保險(xiǎn)法把責(zé)任分配給核工廠經(jīng)營者。比方在美國，反響堆經(jīng)營者分擔(dān)一個(gè)獨(dú)立共用金保險(xiǎn)系統(tǒng)，該保險(xiǎn)系統(tǒng)不花納稅人的一分錢。今天，核電站創(chuàng)造了一個(gè)優(yōu)良的平安記錄—既包括核電站工人的平安，也包括公眾的平安。133優(yōu)良的核平安記錄在運(yùn)送核原料方面，使用設(shè)計(jì)精密的能夠承受極大沖擊力的集裝箱是該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。約有2萬個(gè)裝核廢料的集裝箱已被平安地運(yùn)送了總計(jì)超過3千萬公里的路程。在運(yùn)送無論是用于研究、醫(yī)療、還是核電站的這些和其它輻射性物質(zhì)的過程中，從來沒有發(fā)生過有害輻射物質(zhì)泄漏的事件。134核廢料：平安控制和災(zāi)難性的散失核能的魔力在于僅從一小把鈾元素里就能提取大量的能量，而高濃度鈾元素可在地面下找到。核能的廢料保持同樣少的分量，并能平安地歸還地球作為地下儲(chǔ)存。由于核能釋放那么大的能量而留下來的廢料又那么少且易于管理，鈾被喻為大自然對潔凈經(jīng)濟(jì)開展的恩賜。相反，化石燃料產(chǎn)生的廢料量太大，而且無法控制回收，因而不得不排放到環(huán)境中去。135核廢料：平安控制和災(zāi)難性的散失根據(jù)現(xiàn)行的政策，化石燃料和核能在不同的標(biāo)準(zhǔn)下操作。至于化石燃料產(chǎn)生的廢料，政府在公眾要求“廉價(jià)能源〞的壓力下，已允許把環(huán)境當(dāng)作免費(fèi)的廢料場。此外，在大多數(shù)的國家，核能的價(jià)格已經(jīng)包含了專門為永久性平安存放和處理核廢料而劃撥的費(fèi)用。136核廢料的可管理性現(xiàn)代文明制造的大量工業(yè)廢料需要謹(jǐn)慎的對待和處置。在這些工業(yè)廢料中，核廢料相對而言份量小而易處置。相反，化學(xué)廢料：總量比核廢料大幾千倍會(huì)永久殘存有毒物質(zhì)在處置問題上相對困難得多由于有效的防御和遏制，民用核能產(chǎn)生的廢料從未對人類或自然環(huán)境造成傷害。137核廢料的可管理性對于高輻射的核廢料，需要使用設(shè)計(jì)完善的長期儲(chǔ)存庫，讓它的輻射量逐漸減弱到自然含量。但廢料處理決不是“不能解決〞的問題，由于問題非常少，相對而言，廢料處理是核能的優(yōu)點(diǎn)。全世界的反響堆每年所產(chǎn)生的核廢料可以裝進(jìn)一棟籃球場大小的兩層樓房里。138地質(zhì)儲(chǔ)存：有科學(xué)支持的自然解決方法有沒有可以把核廢料從生物圈平安隔離開來的穩(wěn)固的地質(zhì)儲(chǔ)存點(diǎn)？如果對此有疑心，請想一想數(shù)萬億升的天然氣在地下的同一位置儲(chǔ)存了好幾百萬年。相對而言，需要永久存放的核廢料的數(shù)量是非常少的。而且它遠(yuǎn)不是揮發(fā)性的氣體或液體，它是一種固體的穩(wěn)定的陶質(zhì)。139地質(zhì)儲(chǔ)存：有科學(xué)支持的自然解決方法大自然為我們提供了很好的“存放〞核廢料的例子。大約二十億年以前，在現(xiàn)在的非洲加蓬所在地，一個(gè)富鈾礦發(fā)生了自發(fā)的系列大規(guī)模鈾反響。從那以后，盡管經(jīng)歷了數(shù)千個(gè)世紀(jì)的熱帶雨水和地表水的沖刷，那些“反響堆〞所遺留下來的歷時(shí)長期的輻射“廢料〞移動(dòng)不超過10米。140地質(zhì)儲(chǔ)存：有科學(xué)支持的自然解決方法輻射學(xué)家，地質(zhì)學(xué)家和工程師為核廢料的地下平安存放制定了詳盡的方案。一個(gè)穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造形成了非?？煽康恼系K物?！岸鄬訕?gòu)造阻隔物〞提供了額外的保護(hù)層，包括瓷質(zhì)燃料本身及使用壽命長的堅(jiān)實(shí)容器。即使遇到強(qiáng)烈地震或者經(jīng)過長遠(yuǎn)的年代，地質(zhì)儲(chǔ)藏庫的設(shè)計(jì)也能確保有害輻射不會(huì)到達(dá)地面。如果新技術(shù)能提供重新利用這些材料或加速輻射衰退的方法，這些廢料也可以回收。141預(yù)防武器的危害核反響堆并非潛在的炸彈，它的燃料也并非炸藥。只有重要的軍用工程才能夠制造用于核武器的罕有材料。八個(gè)國家開展了核武器。超過180個(gè)政府承諾不會(huì)開展這種武器，并接受了為檢測核武器工程工程而設(shè)的國際原子能組織(IAEA)的監(jiān)督檢查。所有的核材料必須受到嚴(yán)格關(guān)注。但是用于發(fā)電的核能并沒有增加核武器或核武器擴(kuò)散的危險(xiǎn)。142核電與核彈在核電迅猛開展的今天，公眾最關(guān)心的仍是核電的平安問題。首先公眾提出的第一個(gè)問題是：核電站的反響堆發(fā)生事故時(shí)會(huì)不會(huì)像核武器一樣爆炸？答復(fù)是否認(rèn)的。143核彈是由高濃度〔＞90%〕的裂變物質(zhì)〔幾乎是純235U或純239Pu〕和復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)組成的，當(dāng)引爆裝置點(diǎn)火起爆后，彈內(nèi)的裂變物質(zhì)被爆炸力迅猛地壓緊到一起，大大超過了臨界體積，巨大核能在瞬間釋放出來，于是產(chǎn)生破壞力極強(qiáng)的、消滅性的核爆炸。144核電反響堆的結(jié)構(gòu)和特性與核彈完全不同，既沒有高濃度的裂變物質(zhì)，又沒有復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)，不具備核爆炸所必須的條件，當(dāng)然不會(huì)產(chǎn)生像核彈那樣的核爆炸。核電反響堆通常采用天然鈾或低濃度〔約3%〕裂變物質(zhì)作燃料，再加上一套平安可靠的控制系統(tǒng)．從而能使核能緩慢地有控制地釋放出來。145核電站的平安在設(shè)計(jì)上，核電站是異常鞏固的。事實(shí)上，它們是有史以來所建造的最鞏固的建筑物之一。對于外部防御，這些自然的防御由平安控制和防衛(wèi)部隊(duì)而得到加強(qiáng)。盡管不能夠防止任何假想攻擊的穿透，大多數(shù)反響堆的設(shè)計(jì)都能夠防止不可能發(fā)生的最嚴(yán)重輻射泄漏。冷酷的現(xiàn)實(shí)是，恐怖主義者如欲進(jìn)行大屠殺，如果選擇其它目標(biāo)，可以更可靠地?fù)糁心繕?biāo)并可造成更大的影響。146可控核聚變核聚變反響是在極高溫度下發(fā)生的。在這種極高的溫度下，參加反響的原子〔氘原子、氚原子等〕的核外電子都被剝離，成為裸露的原子核，這種由完全帶正電的原子核〔離子〕和帶負(fù)電的電子構(gòu)成的高度電