核能的和平利用及其两面性

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1、核能的和平利用及其两面性资料整理：孙留辉（城建学院机械11-04）摘要：随着世界现代化进程的发展，能源问题已经成为制约各国发展的主要问题，核能的发现及其利用对于解决能源问题起着至关重要地位。如何高效率的使用核能，避免核泄漏给环境及其人类带来的危害已成为各国科学家研究的主要方向。关键词:核能；和平利用；利与弊；核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：核裂变，打开原子核的结合力。核聚变，原子的粒子熔合在一起

2、。核衰变，自然的慢得多的裂变形式。根据这一反应机理，通过现代技。可以和平的利用核能进行发电，满足其用电需求。一·核能的和平利用运用核能进行发电是有效利用核能的最好实例。（一）核电的产生及发展1951年美国首次在爱达荷国家反应堆试验中心进行了核反应堆发电的尝试，发出了100千瓦的核能电力，为人类和平利用核能迈出了第一步．此后不久，1954年6月，原苏联在莫斯科近郊粤布宁斯克建成了世界上第一座向工业电网送电的核电站，但功率只有5000kW．1961年7月，美国建成了第一座商用核电站——杨基核电站．该核电站功率近300MW，发

3、电成本降至9.2美厘／度，显示出核电站强大生命力．今天，一些经济发达的国家．由于经济的高速发展与能源洪应的矛盾日趋突出，同时，传统的能源工业造成的环境污染及温室效应严重威胁人类生存环境，因此，不仅缺乏常规能源的国家如法国、日本、意大利等发展核电站，而且常规能源煤、石油、水电等非常丰富的国家如美国、加拿大等也在大力发展核电站．截止1995年全世界运转的核电站总数达438座．其中美国运转的核电站总数达109座，核发电量创下6730亿千瓦小时的最高记录，在美国电力生产中核电比例达22．5%．法国核发电量比前年增长4.9%，达3

4、580亿千瓦小时，运行中的56座核电站发电量占全国总发电量76%，而且去年出口核电达700亿千瓦小时．核电已成为法国第六大出口产品．日本，由于其常规能源资源短缺，对核电的开发大为重视，目前运转中的51座核电站，供应全国28%的电力总需求，而且日本有关部门计划到2000年将核电量提高33%．(二)核反应堆与核电站能维持可控自持核裂变链式反应的装置称为核反应堆．原子能工业是在第二次世界大战期间发展起来的．当时全力制造核武器以满足军事需要．50年代以来，原子能用于和平事业有了飞速发展，所以核反应堆类型和数量增多．按照核反应堆的

5、用途分类，大体可分为下列几类：(1)生产堆．主要用于生产易裂变材料和其他材料，或用于工业规模的辐照，称为生产堆．50年代建成的第一批石墨水冷堆和天然重水堆，都是生产军用239Pu，也就是使天然铀中大量的238U在堆内吸收中子转化成239Pu．239Pu是一种易裂变物质，可用作核武器原料，此外，还可把Li放在堆内受中子辐照而产生氚（H），氚是氢弹的重要原料．(2)试验堆．主要是为取得设计或研制一座反应堆或一种堆型所需的堆物理或堆工程数据而运行的反应堆．例如用于核物理、放射化学、生物、医学研究和放射性同位素生产等，也可以用于

6、反应堆元件、结构材料考验以及各种新型反应堆自身的静、动态特性研究等等．(3)用于生产动力（发电、推进、供热）的反应堆称为动力堆，如核电站、核供热、核潜艇等所用的反应堆就是这种类型．目前常用的动力堆型分为四大类：a．石墨气冷堆——包括最早的镁诺克斯堆，改进型气冷堆及高温气冷堆．该反应堆是以石墨为慢化剂，气体作冷却剂的堆型．镁诺克斯（Magnox）堆以天然铀为燃料，燃料包壳是镁诺克斯镁合金，用二氧化碳冷却．镁诺克斯进一步发展为高温气冷堆（HTGR）．它以氦为冷却剂避免了CO2对石墨的腐蚀作用，取消了用金属材料制成的燃料包壳，

7、其燃料是碳化钠及碳化针混合物的颗粒（100—400μm），燃料颗粒弥散在石墨中，制成燃料元件，装入石墨砌块的燃料孔道中．由于以上措施，大大提高了中子的经济利用及运行温度，致使高温气冷堆热效率提高40%以上．此外高温气冷堆燃料中的钍是增殖原料，它可使反应堆获得较高的转换比目前我国清华大学核研院对高温气冷堆的研究取得了一系列重大成果．b．轻水堆轻水堆有两种类型，一是沸水堆，一是压水堆．两者均用轻水作慢化剂兼冷却剂；用低富集度二氧化铀制成芯块，装入锆合金包壳中作燃料，沸水堆不需另设蒸汽发生器、但由于蒸汽带有一定的放射性，对汽轮

8、机的厂房要屏蔽，同时对检修增加了困难．据统计，当今核电站的80%为压水堆．我国秦山一期和大亚湾核电站均属此类．“九五”期间秦山二期工程、广东核电站以及辽宁核电站也将采用压水堆．c．重水堆重水堆是以天然铀作燃料，以重水堆作慢化剂的堆型．它是加拿大重点发展的堆型，以坎都（CANQL）型为代表．由于它用数百根压力管代替整体