核能的开发与应用

核聚变反应 示意图
2.发展历史
19世纪末，英国物理学家汤姆逊发现了电子。 1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。 1898年，居里夫人与居里先生发现新的放射性 元素钋。 1902年，居里夫人经过4年的艰苦努力又发现 了放射性元素镭。 1905年，爱因斯坦提出质能转换公式： E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。 1914年，英国物理学家卢瑟福通过实验，确定 氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。
在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及到物 理变化和化学变化。二战时，原子弹诞生了。人类开 始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美 国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国 相继展开对核能应用前景的研究。
3.核能的可利用性及其优越性
核裂变能是一种经济、清洁和安全的能源，与传统的火力 发电相比，核裂变能发电有如下优点：
（1）核电比火电安全：随着核能技术的不断进步，其安 全性大大提高。核电能的事故率远远低于火电。近年来， 核电国家采取了一系列安全措施，签署了《国际核安全公 约》，使核安全达到很高水平。
（2）核电比火电经济：一座100万千瓦的核电站，每年 补充30吨核材料，但同功率地火电站，每年需消耗300万 吨煤或200万吨石油。煤炭、石油都是不可再生的一次能 源。核电虽然一次性投资大、建设周期长，但从长远看， 经济效益还是优于火电。
裂变能
裂变能，重核发生裂变时释放的 能量。重核裂变是指一个重原子 核，分裂成两个或多个中等原子 量的原子核，引起链式反应，从 而释放出巨大的能量。
链式核裂变反应示意图
聚变能
聚变能，轻核发生聚变时释放的 能量。轻核聚变是指在高温下(几 百万度以上)两个质量较小的原子 核结合成质量较大的新核并放出 大量能量的过程，也称热核反应。
（3）核电比火电清洁，对环境污染小：据测算，全世 界的核电站同燃煤电厂相比，每年可为地球大气层减 少1.5亿吨二氧化碳、190万吨氮氧化物和300万吨硫 化物。核电站不排放任何有害气体和其他金属废料， 放射性物质对周围居民影响也比煤电少。如核发电最 发达的法国，1980年核电比是20%，1986年上升到 70%，在此期间发电总量增加了40%，而排放的二氧 化硫减少了56%，氮氧化物减少9%，尘埃减少36%。
2.地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源， 核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储 量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资 源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。
3.运输方便、成本低。核燃料能量密度比起化石 燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料 体积小，运输与储存都很方便。
2.2核能发电的弊端
1.核废料处理需严谨。使用过的核燃料，虽然 所占体积不大，但因具有放射性，因此必须慎 重处理。一旦处理不当，就很可能对环境生命 产生致命的影响。核废料的放射性不能用一般 的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性 核素自身的衰变而减少。核废料放出的射线通 过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会 引起辐射损伤。
2.热污染。核能发电热效率较低，因而比 一般化石燃料电厂排放更多废热到环境 裏，故核能电厂的热污染较严重。
3.核能发电被认为存在风险。核裂变必须 由人通过一定装置进行控制。一旦失去 控制，裂变能不仅不能用于发电，还会 酿成灾害。全球已经发生了数起核泄露 事故，对生态及民众造成了巨大伤害。
3.核电的发展前景
2.核能发电的利与弊
2.1核能发电的利处
核能发电最大的优势就是我们所认识的， 能量巨大。它以少量的核子燃料即可产 生大量的能量。 除此之外，核能发 电的优势还有以下几点：
1.污染低。核能发电பைடு நூலகம்方式是：利用核反应堆中 核裂变所释放出的热能进行发电。核能发电不 会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空 气污染。
核能的开发与利用
一、认识核能
1.核能基础知识 ·原子核包括质子和中子，质子数决定了 该原子属于何种元素，原子的质量数等 于质子数和中子数之和。 ·核能，又称原子能，它是原子核里的核 子——中子或质子，重新分配和组合时 释放出来的能量。核能分为两类：一类 叫裂变能，一类叫聚变能。核能是不可 再生能源。
二、核能的应用之核能发电
1.核发应堆 核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆， 是装配了核燃料以实现大规模可控制裂 变链式反应的装置。核反应堆的合理结 构是：核燃料+慢化剂+热载体+控制设 施+防护装置。核反应堆的中心部分包括 水和燃料棒，以此启动受到控制的核反 应。
核反应堆的工作原理如下：
当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个 原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的 原子核，同时放出2—3个中子。这裂变产生 的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新 的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。 链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物 质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导 出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发 电。
在当前新建核电造价大幅提升，高得 使一些需要核电的国家和地区，因其经 济实力无法建设。因此，开发建设较低 造价的核电机型，具有使广大经济实力 相对较弱的国家地区也能建设核电的重 大意义。如果只允许建造高造价的所谓 “先进”的机型，那就限制了世界核电 的发展，限制了核电对世界、人类做更 多的贡献。
1935年，英国物理学家查得威克发现了中子。
1938年，德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子 核，发现了核裂变现象。
1942年12月2日，美国芝加哥大学成功启动了世界 上第一座核反应堆。
1945年8月6日和9日，美国将两颗原子弹先后投在 了日本的广岛和长崎。
1954年，苏联建成了世界上第一座核电站------奥 布灵斯克核电站。
发展建设核电的根本目的是为了取得电力电量，为 国民经济发展提高人民生水平服务，为减排二氧化碳 缓解全球变暖服务。核电技术先进性的提高要在实现 这亇根本目的的前提下进行。离开这个目标为先进而 先进，为争夺市场而先进，是核电发展走上歧路的重 要原因。
发展核电要追求经济性，能少花钱多办事，取得更 多的效益。建一个第4档次高造价核电，可建第1档次 3到4个。用同样多的钱，建造更多的核电，就能对人 类做更大的贡献。