核能是原子核里蕴藏的巨大能量,它自20世纪初被发现以来,日益发挥着重要作用。首先,在军事上大量使用了核能,核弹的使用不仅在第二次世界大战中加快了战争结束进程,而且在战后也由于它的威慑作用,对世界霸权的争夺、世界力量的均衡,都产生了巨大的、深远的影响。其次,由于核能的和平利用,人类开始进入了一个新的历史阶段。自1954年苏联建成世界上第一座核电站并投入运转以来,目前全世界正在运转的核电站约430余座,这些核电站分布在世界上29个国家和地区,所生产的电能约占全世界能源产量的17%。此外,世界上还有18个国家的55座核反应堆正在建设之中。
核电站
切尔诺贝利核电站核废料的泄漏对核能的利用产生了巨大的负面作用,世界上许多设计中的核电站纷纷下马、停建。但是,在出现要求大规模限制化石燃料消费以降低二氧化碳排放量、减缓全球气候变暖的强大呼声的今天,大规模利用核能是替代化石燃料的现实而明智的选择之一。目前核能的发展势头开始回升,因为尽管存在着放射性污染源的潜在危险,但在科学家和经济学家们看来,核能仍不失为一种可选择的清洁的、经济的能源。一座1000兆瓦核电站在正常运行中排放出来的稀有气体和微量放射性物质使附近居民受到的辐射剂量每年不到0.02毫希,而一座相同功率的燃煤发电厂由烟囱排放的烟灰中仅镭、钍等放射性元素就要使附近居民受到的辐射剂量每年接近0.05毫希。核电站的基建费高于火电厂,但燃料费却要低得多。如果能置其于良好的设计、制造以及严格的科学管理下,核能仍旧是一种安全可靠的能源。
从20世纪80年代开始,随着世界经济发展的东移,核电发展已由欧美工业发达国家转向起步较晚的亚洲国家和地区。
亚洲地区,日本是核电发展最早、规模最大的国家,现已有55座核电站的核电机组在运行,核电占总发电量30%,预计到2030年核电份额将增长到41%。韩国是亚洲核电的后起之秀,现有21套核电机组在运行,核电占其总发电量的35%,印度现有9套核电机组在运行,并有5套机组正在建设,该国在2000年以前已建6套,实现了660万千瓦总装机容量的发展目标。中国在核电领域也已取得突破性进展。自行设计建造的秦山核电站第一期30万千瓦机组已于1991年并网发电,由中外合作建造的大亚湾1号机组和2号机组也已分别投入商业运营。我国台湾地区现有3座核电站、6套核电机组在运行,装机容量514万千瓦,核电占总发电量的39.4%。此外,亚洲的其他国家如泰国、印度尼西亚、菲律宾和马来西亚也都在投资兴建其核电站或制订出发展核电的计划。(www.daowen.com)
亚洲地区核电发展的强劲势头是与该地区能源需求旺盛紧密相关的。20世纪90年代亚洲地区能源需求量每年将增长12%,在这一背景下,从1993年以来,全世界新投资兴建的10多座核电站都在亚洲也就不足为奇了。
迄今为止,人类还只掌握了核裂变——使重元素的原子核发生分裂反应——的技术,热中子反应堆和快中子反应堆是目前正在应用的两种核反应堆。根据慢化剂、冷却剂和燃料的不同,热中子反应堆又有轻水堆、重水堆、石墨气冷堆和石墨水冷堆等类型之分。世界上大多数核电站采用的都是热中子反应堆,这是由于这类反应堆比较容易实现和控制。但是,为了追求更加安全和多种用途,美国、德国、瑞典、瑞士、法国、俄罗斯等国都在积极发展低温核供热堆和高温气冷堆。美国还率先在1951年建成世界上第一座快中子增殖堆,目前已建成商业规模的示范堆。
与核裂变所产生的核能相比,受控热核聚变能是前景更加广阔的能源。核聚变的原理是2个或2个以上的轻原子核在超高温条件下聚合成一个较重的原子核,同时释放出巨大的能量。理论上的计算表明,1千克热核聚变燃料释放出的能量为核裂变的4倍。核聚变的另一个优点是不会像裂变堆那样产生大量放射性废物,而且核聚变的原料主要是氢、氘和氚,这是地球上蕴藏量最为丰富的几种元素,单就海洋中的氘而论,其含量就有23.4万亿吨之巨,这是一个天文数字。可见,这几乎是人类取之不尽的清洁能源。
核聚变能的开发利用目前尚处在研究阶段,然而最近一个时期进展较快。科学家们乐观地预计,21世纪中叶其研究成果有望投入商业使用。
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