核能源介绍 核能源与核武器

原子能

定义1：由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。应用学科：电力（一级学科）；核电（二级学科）

定义2：核反应或核跃迁时释放的能量。例如重核裂变、轻核聚变时释放的巨大能量。应用学科：资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科）

核能是人类历史上的一项伟大发明，同时也可以叫它为原子能。这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的应用奠定了基础。1902年居里夫人经过4年的艰苦努力发现了放射性元素钋和镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式。20多年以后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，核能源开始进入资本主义国家的军事领域。

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。

     1.核能发电不会造成空气污染。

2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

3.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，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。

4.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。

缺点

要用反应堆产生核能，需要解决以下10个问题：

1.为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。

2.链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。（如切尔诺贝利核电站和福岛核电站等等）

3.裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。

4.裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。

 放造成的放射性后果。这方面要求有适当装备的应急控制中心及厂内、厂外应急响应计划。

经过在核电数十年发展历史中的不断强化，“纵深防御原则”已经成为了核安全的灵魂，应用在核电厂的各个方面。体现在核电厂设计上，最典型的就是“多道实体屏障”。鉴于世界上目前在役的核电厂大多是轻水堆（其中约70%是压水堆，约30%是沸水堆），且我国以及世界上新建的核电厂基本上都是轻水堆中的压水堆，因此下面以压水堆为例介绍核电厂的多道安全屏障是如何防护工作人员和公众以避免核辐射的。

原子核蕴藏着巨大的能量。人类要想和平利用核能，必须建造核反应堆，并使核反应能持续可控。1954年，前苏联建成了世界上第一个核裂变能发电站，开创了人类大规模利用核能发电的先河。至今，核能的和平利用已有50多年的历史。近些年，由于担心核电站运转的安全性、核废料对环境的影响和核技术扩散对世界安全的影响，核能的发展在欧洲、北美有下降趋势，但核能的发展在亚洲仍呈现强劲势头。

核裂变能的主要原料是铀，它在地壳中储量总计达几十亿吨。铀的储量虽然很大，但分布却很分散，要找到比较集中的矿点比较困难。钚的来源比铀广泛，价格较便宜。但是，地下能源储量总是有限的，用一点会少一点，最终会枯竭。

 作为核聚变能原料的氢及其同位素氘和氚，情况就不同了，它们在地球上储量十分丰富，海洋中还有氘约23.4万亿吨，足够人类使用几十亿年。对于人类来说，核聚变能将是一种取之不尽、用之不竭的“长寿能源”。核聚变反应也是太阳和宇宙能量的主要来源。

同位素

质子数相同而中子数不同或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子被称为同位素，它们在化学元素周期表上占据同一个位置。简单的说同位素就是指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质。按质量不同通常可以分为重同位素和轻同位素。

目前，核电站中以压水堆、沸水堆所占的比例最大，分别占60%和20%，重水堆约占10%，其它堆占10%。

除上述核裂反应堆这外，目前全世界正在投入大量的人力、物力研制核聚变反应堆。当2个轻原子核结合成一个较重的原子核时，也会释放能量。我们称这种结合为聚变，释放出的能量称为聚变能。在人工控制下的聚变为受控聚变，在受控聚变的情况下释放能量的装置，称为聚变反应堆。聚变能是一种更加安全、清洁、经济的能源，且有可能实现能量直接转换，具有极高的热效率。不仅轻原子核聚变时，每1千克聚变燃料释放的能量多，更重要的是，地球上聚变燃料的储量比裂变燃料储量丰富得多。氘、氚聚变所释放的能量，是同等质量铀-235裂变所释放能量的4倍。而且，海洋中有取之不尽的氘，海水中氘含量为34毫克/升，地球上总含氘量多达40万亿吨，可供人类用50亿年以上。氚可用锂（锂-6）来生产，自然界中锂也很丰富，所以聚变能发电是更理想的能源。国际核聚变专家们乐观估计，本世纪下半叶可以实现聚变反应堆商业发电。