威猛的核能
文章出处：大众科学   发布时间：2005-04-05  


核能的释放通常有两种形式，一种是重核的裂变，即一个重原子

核（如铀、钚），分裂成两个或多个中等原子量的原子核，引起链式

反应，从而释放出巨大的能量；另一种是轻核的聚变，即两个轻原子

核（如氢的同位素氘），聚合成为一个较重的核，从而释放出巨大的

能量。理论和实践都证明，轻核聚变比重核聚变释放出的能量要大得

多。

　　利用重核裂变，人们已经制造出了原子弹，若通过反应堆对其加

以人工控制，就可实现原子能发电。利用轻核聚变原理，人们已经制

造出比原子弹杀伤力更大的氢弹，氢弹是无控制爆炸性核聚变。要实

现核聚变能的和平利用，即核聚变发电，必须对核聚变实行人工控制，

使核聚变反应按照人们的需要有序地进行，这就是受控核聚变。

重核裂变能源

　　1938年，放射化学家奥托·哈恩和物理学家施特拉斯曼发现铀核

裂变。1942年12月2日,世界上第一座核裂变反应堆在美国的芝加哥大

学建成，人类在这里首次实现了自持链式反应，从而开始了受控的核

能释放。

　　1954年，前苏联在莫斯科附近的奥布宁斯克建成了世界上第一座

核电站，输出功率为5000千瓦。到60年代中期，核电站走向实用化和

商品化。工业发达国家核电发电成本已与燃煤火力发电站持平甚至略

低。

　　常见的压水反应堆核电站，主要包括两大部分：一部分是利用核

能生产蒸汽的核岛，包括反应堆装置和回路系统；另一部分是利用蒸

汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。核电站用的燃料是铀，它是

一种很重的金属。用铀制成的核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量

热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，

蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电能就源源不断地产生出来，

并通过电网送到四面八方。

　　目前，全世界共有将近500座核电站,全年总发电量占世界总发电

量的17％。世界各国中，法国的核电站发展最快，有57座核电站，总

装机容量6200万千瓦，核电占总发电量的77.8%。1991年，中国自行

设计、建造的第一座核电站――秦山核电站启用（图1）,继之大亚湾

核电站投产。世纪之交，中国正规划、兴建4座新的核电站，到2010

年核电总量有望达到2000万千瓦。

图1 秦山核电站


轻核聚变能源

　　轻原子核聚变反应的研究， 可以追溯到30年代对太阳的研究。

1938年，物理学家证明，太阳里进行的氢核聚变成氮核的反应，使它

还能光芒万丈地燃烧几十亿年。

　　受控核聚变反应的原理是：氘（氢同位素）原子核在上亿摄氏度

的高温条件下发生聚变而释放出巨大能量。由于这种热核反应是人工

控制的，因此可用作能源。

　　核聚变发电有许多无可比拟的优点：

能量巨大

核聚变比核裂变释放出更多的能量。 例如， 铀235的裂变反应，

将千分之一的物质变成了能量；而氘的聚变反应，将近千分之四的物

质变成了能量。

资源丰富

重核裂变使用的主要原料是铀，目前探明的储量仅够使用约1000

年；而轻核聚变使用的燃料是海水中的氘，1升海水能提取30毫克氘，

在聚变反应中能产生约等于300升汽油的能量,即“1升海水约等于300

升汽油”，地球上海水中就有45万亿吨氘，足够人类使用百亿年。

成本低廉

1千克氘的价格只为1千克浓缩铀的1/40。

安全、无污染

核聚变不产生放射性污染物，万一发生事故，反应堆会自动冷却

而停止反应，不会发生爆炸。

　　简言之，受控核聚变的燃料取之不尽、用之不竭，核聚变能将是

21世纪最理想的“长寿”能源。