核電

目前，人類實(shí)際應(yīng)用的主要能源還是化石能源.煤、石油、天然氣等化石能源的利用，對人類生存、發(fā)展、進(jìn)步產(chǎn)生過巨大的影響.進(jìn)入21世紀(jì)后，人們更加注重生存環(huán)境和生存空間的質(zhì)量.大量燃用化石能源產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、酸雨現(xiàn)象對人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞.同時(shí)，化石能源經(jīng)長期開采，其資源日趨枯竭，已不足以支撐全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.在尋找替代能源的過程中，人們開始越來越重視核能的應(yīng)用，而核能最主要的應(yīng)用就是核能發(fā)電.自1951年12月美國實(shí)驗(yàn)增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發(fā)電以來，世界核電至今已有60多年的發(fā)展歷史.截止到2011年年底，全世界核電運(yùn)行機(jī)組共有500多臺(tái)，其發(fā)電量約占世界發(fā)電總量的17%.

發(fā)電流程

核電站以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，使核能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能來加熱水產(chǎn)生蒸氣.利用蒸氣通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，使機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能.從課本上的火力發(fā)電和核能發(fā)電的流程看出，火力發(fā)電是將煤的化學(xué)能最終變?yōu)殡娔?，核能發(fā)電是將核能最終變?yōu)殡娔?核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆.

核心原理

核反應(yīng)堆，又稱為原子反應(yīng)堆或反應(yīng)堆，是裝配了核燃料以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？煽刂屏炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置.

原子由原子核與核外電子組成.原子核由質(zhì)子與中子組成.當(dāng)鈾235（鈾是地球上一種相當(dāng)普通的元素，在地球形成時(shí)就存在于這個(gè)行星中了）有一個(gè)奇特的特性讓它既可以用于核能發(fā)電也可以用于制造核彈.如果一個(gè)自由中子撞擊鈾-235的原子核，它的原子核將會(huì)立即吸收這個(gè)中子而變得不穩(wěn)定，并馬上分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出2-3個(gè)中子.裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變.如此持續(xù)進(jìn)行就是裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng).鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生大量內(nèi)能.

不難看出核反應(yīng)堆是核電站的心臟，反應(yīng)堆產(chǎn)生大量的熱量，用循環(huán)水（或其他物質(zhì)）帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀.導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動(dòng)氣輪機(jī)發(fā)電.水蒸氣多余的熱可以通過冷凝管液化后再次回到蒸氣發(fā)生器中，反復(fù)進(jìn)行先汽化后液化的循環(huán)，起到了搬運(yùn)熱量的作用，此環(huán)節(jié)與冰箱中的氟利昂作用很類似.

核電站缺點(diǎn)：

1.核能電廠會(huì)產(chǎn)生放射性廢料，雖然所占體積不大，但因其具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾.

2.核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重.

3.核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高.

核電站優(yōu)點(diǎn)：

1.核電站是高效能源，耗費(fèi)資源少

火電站利用化石燃料的燃燒所釋放出的化學(xué)能來發(fā)電，核電站則利用核燃料的核裂變反應(yīng)所釋放的核能來發(fā)電.核能要比化學(xué)能大得多，所以核電站所消耗的核燃料比同樣功率的火電廠所消耗的化石燃料要少得多.例如，一座百萬千瓦級的煤電廠每年要消耗約300萬噸原煤，而一座同樣功率的核電站每年僅需補(bǔ)充約30噸核燃料，后者僅為前者的十萬分之一.核電站一年僅需補(bǔ)充30噸核燃料，一輛重型車即可拉走.煤電廠一年消耗300萬噸原煤，相當(dāng)于每天要有一列40節(jié)車廂的火車為它拉煤.

2.核電是安全能源，發(fā)生事故的可能性小

許多人對前蘇聯(lián)切爾諾貝利核泄露事件還心有余悸.在大多數(shù)人眼中，核電站和輻射是緊密相連的，認(rèn)為核電站存在著輻射，心理上難以接受核電這種能源方式.其實(shí)，大家都想錯(cuò)了，核電站并沒有想象當(dāng)中的那樣可怕.核電是世界上最安全的行業(yè)之一.全世界60年來500多座核電反應(yīng)堆在其運(yùn)行過程中，只在上世紀(jì)七八十年代發(fā)生過兩起堆芯熔化的嚴(yán)重事故.現(xiàn)在，核電站的安全性能更好，發(fā)生事故的可能性更小.

3.核電是清潔能源，對環(huán)境影響小

環(huán)保、清潔是核電的最大優(yōu)點(diǎn).按一年100億千瓦時(shí)的發(fā)電量計(jì)算，火電需要燃燒339萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，核電只需要52噸核燃料;火電將排放7.78萬噸二氧化硫、203萬噸二氧化碳，產(chǎn)生大量煤灰等廢棄物，而核電為零排放.

核電站排出物都要經(jīng)過嚴(yán)格的控制和處理.如，廢氣經(jīng)過濾、吸附、衰變，通過高空擴(kuò)散排放;廢水經(jīng)過濾、蒸發(fā)、離子交換稀釋排放;固體廢物經(jīng)由水泥固化、密封包裝，最終在地下深埋，環(huán)境保護(hù)效果良好.以秦山二期為例，與國家標(biāo)準(zhǔn)相比，廢氣排放低二個(gè)數(shù)量級;廢水中氚低一個(gè)數(shù)量級，其他低兩個(gè)數(shù)量級；工作人員受到的輻射量也遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn).

我國及其他國家使用核電

的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景

核電與水電、火電一起構(gòu)成世界能源的三大支柱，在世界能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位.核電站提供了世界上大約17%的電能.一些國家或地區(qū)對核電的依賴要比其他發(fā)電方式更高.在法國，大約75%的電是由核電站生產(chǎn)的，比利時(shí)為67%，瑞典為50%，瑞士和西德兩國分別為39%和30%，日本和美國兩國分別為25%和17%.全世界共有超過500座核電站，而其中有超過100座在美國.

我國發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)2.54億千瓦，居世界第二位，其中核電裝機(jī)容量僅占0.8％，核能在一次能源消費(fèi)中僅占0.4％，遠(yuǎn)低于世界7.3％的平均水平.世界運(yùn)行中的核電反應(yīng)堆500多座，中國僅6座.核電發(fā)達(dá)國家，主要包括美國、法國、俄羅斯、日本、加拿大、韓國等.與這些國家相比，我國核電的最大差距還是體現(xiàn)在研發(fā)能力上.無論是核電新技術(shù)的研發(fā)、核電主要設(shè)備的研制、核燃料技術(shù)的研發(fā)，還是乏燃料后處理技術(shù)、核電站的運(yùn)行檢修技術(shù)及保障服務(wù)水平等，我國都還有相當(dāng)大的差距.

我國的核電站均建在沿海地帶，一方面它能滿足大量用水的需求，以帶走電站排出的余熱，另外它有良好的大氣擴(kuò)散條件，使電站排出的氣體容易消散，等等.目前，國際上大部分核電站建設(shè)在內(nèi)陸.法國65.1%的核電站建設(shè)在內(nèi)陸，美國有75.7%的核電站建設(shè)在內(nèi)陸.我國建設(shè)內(nèi)陸核電站勢在必行.原因在于：內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟(jì)有了很大發(fā)展，電網(wǎng)容量亦有很大發(fā)展;有些省份缺乏煤炭和水力資源;2008年初南方各省發(fā)生了大面積、長時(shí)間的雪災(zāi)，造成許多地區(qū)長時(shí)間斷電，帶來了嚴(yán)重后果，這表明依靠遠(yuǎn)距離輸電和長途運(yùn)煤難以保障用電安全.因此，建設(shè)不依賴燃料運(yùn)輸?shù)闹坞娬尽穗娬臼呛鼙匾?技術(shù)方面，發(fā)展內(nèi)陸核電站也完全成熟.從安全和環(huán)保要求看，內(nèi)陸核電站和沿海核電站沒有本質(zhì)的差別，目前成熟的核電站設(shè)計(jì)和建造技術(shù)完全可用到內(nèi)陸核電站.

加速發(fā)展核電是必要的，是滿足我國能源發(fā)展需要的現(xiàn)實(shí)途徑，也是解決我國能源環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)的重要途徑.我國在核電發(fā)展方面制定了中長期發(fā)展目標(biāo)：2020年核電總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7000萬千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的4.6%，核發(fā)電量將占總電量的7.0%左右.2030年達(dá)到2億千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的10%，核發(fā)電量占總電量的15%.2050年達(dá)到4億千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的16%，核發(fā)電量占總發(fā)電量的比重為24%.

作為可替代化石能源的核電，是安全、清潔、高效的能源，具有突出的環(huán)境效益，相比風(fēng)電、太陽能發(fā)電，核電更具穩(wěn)定性和可靠性，是除水電外最經(jīng)濟(jì)的新能源.世界離不開核電，發(fā)展核電是保證能源安全及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ).