经济清洁安全的能源—核能

能源是人类文明进步的基石。几千年来人类利用能源经历了草木时期、煤炭时期、石油时期和天然气时期，现在已进入核能时期。核能即原子能，它是原子结构发生变化而释放的能量。通常的化学反应，仅涉及原子与原子之间相互结合关系的变化，而原子核不发生变化。在原子核反应中，原子核的组成部分（中子和质子）的相互关系发生变化。由于这些粒子之间结合的紧密程度，远远大于原子间结合的紧密程度，因此核反应中的能量变化比化学反应大几百万倍。核能与化学能可做如下具体比较： 可用作能源的核反应，目前主要有重元素原子核（铀—235、铀—233、钚—239、钍）的裂变反应和轻元素（氘、氚）原子核的聚变反应两大类。核裂变是1942年首次点火实现的，可控核聚变许多国家正在紧张的研究之中，至今尚未实现。所以说，可控核聚变被认为属于下一世纪的能源。1954年，世界上第一座核电站在原苏联建成，从而开创了人类和平利用核能的新纪元。据统计，到1989年底，在世界27个国家和地区中正在运行的核电反应堆达到434座，其中美国最多，有111座。现在世界上正在建造的核电反应堆有90多座。目前，核电已占世界发电量的17％。我们生活的地球上，核能资源非常丰富，可作裂变燃料的铀和可转化为核燃料的钍储量很大，相当于化石燃料总能量的10万倍以上。
     按照现在全世界能量消耗水平计算，可用上万年以上。轻核聚变产生的能量更为惊人，在海水中的氘达1亿吨，可供人类使用 1000亿年。重原子核分裂，需要中子来引发。当中子跟重原子核碰撞并被吸收，重原子核就会立即分裂成两片。这两片其实是两个轻的原子核。裂变反应同时释放出中子和能量。新产生的中子跟其他原子核碰撞，引起新的裂变，这样可形成链式反应。裂变反应释放出的中子速度很高（每秒几万公里）称快中子。快中子不容易引起裂变，犹如高速子弹穿过物体，不能把物体打碎一样，而较慢的子弹却能把物体击碎。要把快中子减慢下来，使它达到容易引起铀—235 裂变的速度（每秒几公里），需要采用慢化剂。常用的慢化剂有普通水、重水和石墨，相应的反应堆称为水堆、重水堆和石墨堆。石墨堆和重水堆可用天然铀作燃料，普通水堆由于吸收中子过多，不能用天然铀，而必须用浓缩铀作燃料。核能不仅是一种高效经济的能源，而且也是一种清洁、安全的能源。但许多人并不了解这一点。说到核电站，人们往往想到原子弹，核电站与原子弹，犹如火炉与常规炸弹，是根本不同的。核电站在任何情况下都不具备核爆炸的条件。核燃料虽然被称为“燃料”，却并不能燃烧。它既不消耗氧气，又不产生二氧化碳；既没有灰和烟，也没有大量的苯等致癌物质。
     从生产单位能量所产生的危害程度来看，核电小于煤、石油、甲醇、风力和水电站等，仅略高于天然气电站。当然核电站也有不安全因素存在，就是反应堆内存在大量的放射性物质。不过现代核电站的设计采用多重保护、多道屏障、纵深设防的原则，可以确实防止放射性事故的发生。我国核电事业虽然起步比较晚，但目前发展核电已成为能源工业一项基本方针。清华大学低温核供热堆的建成并投入运行，使我国在这一领域的技术处于世界领先水平。我国自行设计建造的秦山一期工程30万千瓦核电站已并网发电，实现我国核电事业零的突破。由国外引进的广东大亚湾2×90万千瓦核电站预计很快也可投入运行。可以预料，随着现代化建设的发展需要，核电事业必将有更快更大的发展。