什么是核能 核能的利弊如何衡量

伤我心太深

什么是核能？核能在使用中有哪些利与弊？近日，一则湖南准备建设核电站的新闻，引发很多人不满，主要是说：在我家门口放个原子弹，不放心啊，那么，核能与原子弹真的一样吗？
在20世纪出现的高新技术中,恐怕再没有比核能的发现和利用更令世人震惊了。

提到核能,在大多数国人的认知里,首先想到的是核爆炸:二战中美国往日本长岛投放原子弹;1964年我国第一颗原子弹爆炸等。核能在我们的眼里,永远充斥着无法抵御的力量。

人们在利用核能制造大规模杀伤武器的同时,开始研究用它发电和作为动力,造福人类。在这方面,前苏联率先获得成功,他们用石墨作慢化剂降低中子的速度,以控制原子核的裂变速度,于1954年在奥布灵斯克建成了第一座装机容量500万千瓦的石墨水冷核反应堆核电站。


什么是核能


核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc2 ，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。



核能的利弊





从第一座核电站建成至今,世界上已有30多个国家建造核电站440多座,发电量占全球的17%,其中,核发电量占本国总发电量比例最高的国家是立陶宛,达到80%,其次是法国,达到79%。而相对我国而言,目前仅有包括秦山核电站、大亚湾核电站在内的四个核电站11台机组运行,仅达到3%。

当然,核能还有其他用处。在太空探索、海洋开发、生命医疗等方面同样发挥着巨大的作用;然而另一方面,核辐射、核废物处理等引发的核污染同样让人揪心。

对于核能的研究,还有许多有待我们探索发现的领域。核能可以化身毁灭世界的魔鬼,同样,核能也可以变身造福世人的天使。魔鬼?天使?除了其自身的因素外,更大的作用力,取决于人类将如何利用这强大的新兴能源。





核能：未来能源新希望？还是在培养恶魔？

当前,世界上的主要能源是煤、石油、天然气这些化石燃料,化石燃料不是可再生能源,用掉一点儿就少一点儿。燃烧化石燃料向大气排放大量的“温室气体”二氧化碳、形成酸雨的二氧化硫和氮的氧化物,并排放大量的烟尘,这些有害的物质对环境造成了严重的破坏。核能不产生这些有害物质。1987年,世界卫生组织总干事布伦特兰领导的世界环境和发展委员会提出了“可持续发展”的概念,就是“既满足当代人的需求,又不危及后代人满足其需求的发展”。为了实现可持续发展,人类迫切地需要新的替代能源。目前唯一达到工业应用、可以大规模替代化石燃料的能源,就是核能。

到目前为止人类获得核能有两条途径。

早在1939年物理学家就发现铀的原子核在一个中子的轰击下,能够分裂成几个中等质量的原子核的同时产生能量,这个能量比相同质量的化学反应放出的能量大几百万倍以上!就这样,人们发现了“原子的火花”,一种新形式的能量——这个能量是由原子裂变而产生的,故称其为原子核裂变能,它是核能的一种。但当时人们只注意到了释放出惊人的能量,却忽略了释放中子的问题。稍后,物理学家又发现了更重要的一点,也是最引人注目的一点,就是:在铀核裂变释放出巨大能量的同时,还放出两、三个中子来。一个中子打碎一个铀核,产生能量,放出两个中子来;这两个中子又打中另外两个铀核,产生两倍的能量,再放出四个中子来……以此类推,这样的链式反应,势不可挡。这意味着:一个重原子核分裂成几个中等质量原子核的链锁反应过程会持续释放大量核能,它是人类获得核能的一条重要途径。

与此同时,人类在寻找获得核能的另一条途径。在很早以前人类就在思索:太阳发出的巨大能量是从什么地方来的?现在科学家已经清楚,太阳发出的能量是来自组成太阳的无数的氢原子核。在太阳中心的超高温(1500万摄氏度)和超高压下,这些氢原子核互相作用,发生核聚变,结合成较重的氦原子核,同时释放巨大的光和热。太阳能的来源启发了科学家,使他们认识到在人工控制下氢元素的核聚变反应即受控热核反应,是未来人类最有希望的能量来源。但由于控制热核反应要比控制裂变反应堆困难得多,虽然近50年来世界各国都在大力研究,但仍有不少技术难题尚未解决。就目前来说人类能控制的还是核裂变。

根据国际原子能机构提供的数据,过去20多年间,大约有130座新的核反应堆已经投入使用,发电能力达到12.3万兆瓦,这几乎占全球总量的1/3。数据显示,2009年下半年,全球共有440多座核反应堆,总发电能力为37万兆瓦。

全球第三大核电生产国日本(仅次于美国和法国),计划在今后十几年内建设11座新的核反应堆。日本还计划,到2050年使其国内60%的电力都来自核电,这是其目前所占比重的两倍。即便如此,同一些中国企业比,日本的“雄心壮志”还是微不足道的,中国核电企业计划建设150座新的核反应堆。

国际能源署将核能视为稳定全球二氧化碳排放量水平的重要组成部分。在其发布的2009年度《世界能源展望》中,该机构预计未来20年内,全球对核电的投资总量将达到1.3万亿美元。更重要的是,报告清楚地表明,同传统电厂相比,核电厂在运营成本上是十分具有竞争力的。

国际能源署表示:“新的核电厂可以将每兆瓦时电力的成本控制在55美元至80美元之间,这就使得核电厂在同燃煤或燃气热电厂相比时具有很强的竞争力,特别是化石燃料电厂在今后还要负担相关的碳排放费用。”

国际能源署预计,在2010年至2015年间将要投入运营的电厂中,核电厂将是最廉价的选择之一,即使同风电和采用高效率的超临界燃烧方法的燃煤电厂相比也不例外。国际能源署估计,核电厂生产每兆瓦时电量的成本约为72美元,而陆上风电场每兆瓦时电量的成本大约是94美元。

一些反对核能利用者,宣传风能和太阳能都可以提供能源和电力,并可用来替代化石燃料,从而可以减少二氧化碳排放。但事实是,这是“比较艰难的任务”。除去天然气,核能是唯一一个可行的低碳能源来源,它有助于显著减少对煤的使用。或许我们都不喜欢核能,但是我们必须选择它。短期内,即未来几十年内,减少二氧化碳排放量的显而易见的途径是增加天然气使用。但就长期来看,除非能源储存技术奇迹性地出现重大突破,比较可行的选择只有核能。