人类生存发展与核科学 (武汉大学公选课论文)

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1、学号姓名学院专业年级授课教师吴奕初人类生存发展与核科学——中国发展核能的必要性摘要本文先从核能的清洁、经济和安全这三个角度阐明了核能作为21世纪主流能源的优势，用大量事实和数据证明了核能相比传统能源而独有的、无可替代的优势。继而结合我国的具体情况，论证了中国在新世纪大力发展核能的必要性。关键词核能核电能源核科学已经走过了百余年的辉煌历史，标志着人类对客观世界认识水平的一次飞跃，对自然科学起到了巨大的推动作用。与此同时，核科学更是对人类的生存发展也产生了巨大影响。核能已经成为人类所需能源的主要来源之一，核诊断和放射治疗已经和正在广泛地用于医学，核工业正在迅速发展并得到实际应用，

2、核科学也正在用于新材料研发、地质和文物探测以及环境监测……这一切都在推动着人类历史的发展和生活的改善。最近几十年来，核科技已实现了从理论到应用、从军用到民用的重大转折。核科技和核工业力量的大小，目前仍是衡量一个国家实力强弱的重要标志之一。随着能源需求的迅猛增长和不可再生资源的锐减，核能的和平利用越来越受到各国的重视。我国作为全世界最大的发展中国家，能源问题已经迫在眉睫，如何合理、有效地发展核能已经成为中国21世纪发展战略的重要议题。下面，本文将从核能的优势和我国的能源现状来论证中国发展核能的必要性。一、核能的优势（一）清洁的核能现在全球面临的主要环境问题有：CO2大量排放引发

3、的温室效应，SO2增加引起的酸雨，NO2增加破坏臭氧层等，而这些主要是由于大量燃烧化石燃料造成的。因此，从人类的生存发展考虑，我们应当积极地改善能源结构，减少化石燃料的使用，开发不产生以上主要污染物的新能源。核能来源于原子核的分裂或聚合，不像化石燃料产生与氧结合的污染物。现在核能的应用主要是裂变形式的核能，它只产生极少量的辐射，在正常操作运转下，这些辐射对环境的影响很小。国际辐射防护委员会(ICPR)1993年统计，人体所受的辐射76%来自宇宙射线，周围环境中的放射性物质辐射占20%，医疗辐射占4%，而核电辐射还不到1%。聚变核能是一种最理想的能源，它的主要原料是海洋中大量存

4、在的氘。从对环境的影响来看，一贯被认为清洁能源的水电，在利用中的问题也暴露出来，它改变了水文，改变了原有的生态平衡，其引起的后果难以恢复。核能是一种清洁的能源，增加核能的利用将为解决现在全球面临的环境问题实现人类的可持续发展做出贡献。（二）经济的核能核能是高密度能源，单位体积原料中得到的能量很大。核电站是一种高能量、低消耗的电站。我们比较一下3000MW发电能力核电站和燃煤电站的每天运行情况。如果铀-235每次衰变产生190MeV（实际超过此值）的能量，经过计算，需要铀-235大约3300g，而需要热值为6550千卡的优质煤9600吨。如果用50节车厢，每节车厢100吨运载量

5、的火车运送这些煤，每天需要2辆专车负责运送。可见，核电站的运输成本很低，原料费用很少，对于缺乏煤、石油、天然气和水力资源的地区，核电应该具有无可替代的优势。电站的经济指标以每度电的成本来计算。以燃烧煤或石油为原料的电站每度电的发电成本，其基本费用与运行费用的比约为1:2，而核电站的发电成本差不多反过来，基本费用主要来自建造费用。核电站技术要求高、安全要求指标高，所以目前基本费用较高。但是，从长远看，随着技术水平的提高，核电设备的改进，核电规模扩大，核电的费用会逐步降低。而煤、油电站随着环境要求的提高，需要增加环境保护设备来减少煤电释放物的污染，其成本会逐渐增加。现在，一些国家

6、和地区（法国、日本和美国东部）的核电成本已经低于煤、油发电的成本。其中法国最明显，达到了1:4的水平[1]。另外，水电的开发面临着居民迁移与安顿的巨大费用，严重影响了它的经济性。因此，相对来讲，核电是一种运行起来非常经济的能源。（三）安全的核能核反应堆一般用的是浓度约为3%的低浓缩铀，而且它的全部设计是为了实现裂变反应并使其能有控制地连续进行，与核弹的高浓缩原料、非受控目的绝然不同。因此，核电站绝对不会发生像核弹那样的爆炸。当反应堆的功率过高时，反应堆可以通过可靠的安全控制系统迅速实现停机。反应堆还有冷却系统，以保证在正常工作或者是发生事故时将燃料的热量带走，避免燃料元件烧毁

7、。所以，正常操作和运转下的核电站是很安全的。核电安全问题最重要的是避免和防止放射性物质泄漏对环境造成的危害。核电站本身就有四道天然的屏障：第一道屏障是抗辐射的固体芯块，它可以将绝大部分的裂变产物包容；第二道屏障是密封的燃料包壳，核燃料芯块和放射性的裂变产物都被密封在锆合金包壳内；第三道屏障就是坚固的压力容器，整个堆芯密封在20多厘米厚的钢制压力容器内，可以挡住万一泄漏的放射性物质；第四道屏障是安全壳，它高六七十米，壁是厚1m的钢筋混凝土物质，内表面还有6mm的钢衬里。核电事故的发生主要是人为造成的，不是