能源知识核能

Posted 2022-01-04

篇首语：努力吧，只有站在足够的高度才有资格被仰望。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了能源知识核能相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

二战末期，美国在日本的广岛和长崎至今为止首次也是最后使用了原子弹，它虽然加快了二战的结束进程，但却给日本人民带来了深重的灾难，同时也揭开了人类使用核能的新纪元。经过几番周折，核能技术在困惑中不断发展并得到国际公认，核能的开发利用是本世纪科技发展的重大成果，是解决人类能源危机的最有希望的手段之一，未来世界也将是核能取代石油。因而核能的发展将势不可挡。

目前，人类取得核能的最主要途径有两个，即利用重原子核分裂反应的核裂变和利用轻原子核聚变反应的核聚变。

核裂变：核能工业应用特别是核电应用，至今为止能够实用化的核电反应堆，本质上都是“核裂变反应堆”或叫“热中子反应堆”。

当用一个热中子去轰击铀、钚、钍等重金属元素的原子核时，原子核就会分裂成两个新的原子核，同时释放出能量，这就是核裂变。在一个原子核裂变的同时，又能放出两三个快中子，快中子可以通过慢化剂减速为热中子，如果其中有一个热中子又轰击其他的铀原子核，使之发生裂变，这种连续裂变反应就称为链式分裂反应。由于裂变反应速度很快，每秒种可以产生1000代的中子，所以，很短时间内就可以使大量的铀原子核连续分裂，而巨大的原子能也就源源不断地释放出来了。

核聚变：核聚变的基本原理是把两种较轻的原子核??氢元素的同位素氘和氚聚集在一起，在超高温或超高压等特定条件下聚合成一种较重的原子核，在聚变中释放巨大的能量，这就是“核聚变反应”。因为这种反应是在极高温度下才能进行，所以也称为“热核反应”。一个氘和一个氚作用后生成一个中子和一个氦，同时产生很大的能量。由于热核反应中突然释放的巨大能量是很难控制的，因此，核聚变能量的和平利用，实现受控热核反应，使聚变能平稳、持续地释放，这是目前科学上的一个重大课题。

核能发电就是将核裂变或核聚变产生的能量转变为电能，它是当代经济、安全可靠的优质二次能源，与其他发电方式相比具有独特的优点。

燃料能量高度集中：1千克铀235全部裂变放出的热能，相当于2500～ 2700吨标准煤或200吨石油的热量。在现阶段的实际应用中，1千克天然铀可代替20～40吨煤，因而大大节省燃料的运输量和储存量。一座100万千瓦的核电站每年只需要30吨核燃料，只要一节火车皮就能拉走。而相同容量的火电站，每年要烧掉200万吨标准煤，要用100列40节车皮的列车运输，同时还要运走40万吨灰渣。因而，建设核电站可大大减少运输量。

经济性比较好：核电站的造价比火电厂要高得多，但核燃料价格稳定，费用便宜，核电厂的发电成本比火电站便宜三分之一左右。目前，核电站的单机容量越来越大，发电效率越来越高，从而使发电成本不断降低。美国90年代初期核电装机容量已达一亿千瓦，每天可节省一百桶石油，价值一千五百万美元，在经济和缓解能源危机上均有重要意义。

对环境污染较小：燃烧煤炭或石油等有机燃料的火电厂向大气排放大量烟灰，严重污染环境。一座60万千瓦的火电厂，每天烧煤5000吨，要向大气排放100多吨二氧化碳、一氧化碳、氧化氮等有害烟气和煤灰，此外还放出大量致癌性很强的物质。而核电站的放射性废液的排放量很少，仅为火电厂放射性物质排放量的1／3。

燃料储藏量极为丰富：随着人口激增和经济发展。全球能源需求量越来越大，而地球上的煤炭、石油、天然气等有机燃料储藏量有限。但核燃料储藏量十分丰富。核聚变的基本燃料氘和氚更可以说是取之不尽，如氚的地球储量可达1013亿吨。

实现综合利用：核电站不仅可以发电和供热，同时还能生产核燃料和各种放射性同位素，可广泛应用于工业生产过程中的测量、分析、催化；农业上的辐射育种、食品储存、防治虫害；医学上的诊断、治疗以及作示踪原子、同位素电池等等。

二战结束后，核能迅速转向和平利用，世界各国相继建立了核反应堆电站。在世界能源结构中，核能是最“年轻”的新型能源，但却是发展最迅速的一种能源。经过近40年的发展，核能特别是核电已达到技术上成熟、经济上便宜、运行上安全可靠的工业广泛推广阶段。

据统计，进入90年代，世界上有31个国家和地区已建成426座和正在建造96座核电站，共计552座。1991年底，全世界运行中的核电站净装机容量为32661．1万千瓦，1990年核能总发电量1901．2亿千瓦小时。1970年全世界核电还只占世界总发电量的1．5％，而到1990年已猛增到17％。据预测，到21世纪中期，将有58个国家和地区建造核电站，核电站总数将达到 1000座，装机容量将达8亿千瓦，占世界总发电量的35％左右。

目前，核发电量超过本国总发电量10％的国家和地区主要有：法国、美国、德国、日本、加拿大、西班牙、比利时、韩国、中国台湾省、瑞士、芬兰、捷克、保加利亚、匈牙利、阿根廷、瑞典、英国、前苏联等。其中核电站最多和装机容量最大的是美国，分别是111座和9975．7万千瓦；其次是法国，分别是56座和5687．3万千瓦；第三是前苏联，分别为46座和3423．0万千瓦；日本居第四位，分别是42座和3204．4万千瓦。从发展速度看，最快的是法国和日本，特别是法国，其年增长率为34％，它在1980～1985年间一下子建造了10座功率为100万千瓦左右的核电站。

目前世界各国发展的核能都是利用核裂变来获得的。核聚变的研究处在实验室阶段，转入规模使用还有一段距离。然而核聚变作为一种干净、安全、取之不尽的21世纪的新能源，必将成为人类解决能源问题的主要途径，各国科学家和核技术专家们为之作出的努力和艰辛的探索，是具有深远的历史性和战略意义的。

发展核能源，安全因素至关重要。人们特别担心发展核能可能造成的危害，主要包括核武器扩散的风险问题、核废料处理问题和安全问题，这也是核能发展中的最有争议的原因之一。

核能源为人们所认识始于二战末期，美国在日本广岛和长崎爆炸的原子弹，造成20余万人丧生的悲剧。因而人们对核电站有恐惧心理。其实，核电站的设计和使用材料、燃料等都于原子弹完全不同，其工作方式和介质也不

一样，不可能发生核爆炸。原子弹使用的是近100％的高浓度铀235，是一种不可控的链式裂变反应装置，引爆后，巨大的核能是在极短的时间内释放出来，又无法带走，就发生了不可控的核爆炸。而核电站所用的反应堆是一个由2％～4％的低浓度铀裂变物质燃料的可控制的裂变反应装置，使能量缓慢释放，并及时被冷却水带走。同时，核电站具有自稳定特性，即使核能意外地释放太快，堆芯温度上升太高时，链式反应会自行减弱，乃至停止，不会发生爆炸。目前各国采用最多的反应堆是一种技术成熟，安全性高的堆型。

1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站发生了至今为止最严重的事故，反应堆失控过热造成火灾，但并没有发生核爆炸。

人们还担心，核电站向周围环境排放放射性物质，会不会危及居民的安全？无疑核电站是要向周围环境排放一些放射性物质，但其种类、数量和排放方式，都是受到严格控制的。据专家测量，核电站周围居民每年接受到的照射量只有0．3毫雷姆。仅相当进行一次 x光胸透的辐射剂量，按数量计算，可以说是微乎其微。而每人每年受到的天然辐射量约为100毫雷姆，火电站附近的居民因烟尘中的放射性元素而每年接受的辐射量为近5毫雷姆，常年看彩电的人每年约接受1毫雷姆，带夜光表的人每年约接受1毫雷姆，均比核电站大。国际放射防护组织提出的允许辐射量为每人每年500毫雷姆。由此可见，正常运行的核电站，对人无任何危害。

关于核燃料的运输、储存、后处理和最终放射性废料的处理，许多国家多年的经验证明，安全是有保障的。目前世界各国对固体放射性废弃物一般都作封闭深埋处理。将核废料（废液、固体废弃物等）运用特殊的方法固化后，装入硅酸盐玻璃容器内，外面用金属桶密封，放入地质结构较稳定的旧矿井或人工开挖的深井中，避免与地下水接触。这样，放射性物质不易外泄，不会对人类产生有害的影响。另外，许多国家还在积极研究最终高效处置核废料的新方法。可以预见，随着高科技成果不断向核电事业渗透，核电站的安全性将会进一步提高。

当然，核能的利用，目前仍然是在两个领域里同时发展着。即一方面在大力开发核能的和平利用，建立核能发电和其他工业应用、医学应用和农业应用，并已取得长足的进步；同时，另一方面，也在制造大规模杀伤武器??原子弹、氢弹、中子弹上大肆应用，致使人类至今仍处于核恐怖之中。虽然《核不扩散条约》已在大部分拥有核武器的国家生效，但核威胁仍然存在。世界热爱和平的人们一直在呼吁禁止核武器，直到彻底销毁核武器，为子孙后代留下一个安宁的生存环境。

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