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目前,中国是世界上在建核电机组数目最多的国家,全球72座在建核电机组中有28座建在中国。按照世界核协会的预测,到2030年中国的核电机组将超过美国,成为世界上核电机组数目最多的国家。核能在中国的快速发展几乎是一个不可逆转的大趋势。
随着越来越多核电站的开建,核能一词将更加频繁地进入公众的视野。一座核电站的建造会涉及一座甚至多座城市的民众,一百座核电就会涉及一百座甚至几百座城市的民众。不管你愿不愿意,核能已在悄悄地进入中国民众的生活。作为一名普通民众,我们并没有义务去理解太多晦涩的专业词汇,但当核能进入我们的生活时,我们应当对它有多一点的认识。
1什么是核能
核能,是指核裂变反应或者核聚变反应释放出来的能量。对于什么是核裂变,什么是核聚变,我们这样简单地理解一下。根据爱因斯坦的相对论,物体的质量可以转换成能量,它们之间的关系是产生的能量等于消失的质量剩于光速的平方(E=mC2)。我们知道光速是一个非常大的数值,而光速的平方更是一个天文数字。所以,只要有一点点质量的消失(这样表达并不太准确,但方便理解,具体内容可以查阅专业词汇质量亏损),就会有巨大能量的产生。原子核在发生核裂变反应(一个原子核分裂成多个原子核)或核聚变反应(两个原子核聚合成一个原子核)时,就会有质量的消失,从而产生巨大的能力。
核电站,就是指利用核能来发电的电站。它的发电原理和火电站非常相似,只是以核反应堆替代火电站的燃煤锅炉而已。基本流程是,核燃料在核反应堆里发生裂变反应,所产生的热量将蒸汽发生器中的水加热成水蒸气,水蒸气驱动汽轮机转动,汽轮机带动发电机进行发电。采用不同的方法来控制核反应,以及采用不同的方法对核反应堆内的燃料进行冷却,就发展出了不同的反应堆堆型,如压水堆,沸水堆等。
图1 核裂变反应原理图
2核能的发展历史
世界上第一座反应堆是1942年美国物理学家费米在哥伦比亚大学的操场上建成的,这是著名的曼哈顿计划中的一部分。第一座核电站于1954年在前苏联建成,但当时建造核电站属于最高军事机密,并没有进行商业应用。世界上第一座商用核电站是英国人于1956年建成。虽然英国人建的这座核电站功率非常小,但已成功实现了商业化,开启了核能商业应用的时代。
在人类成功掌握了核能发电技术之后,核电进入了一个黄金发展时期。从上世纪60年代初到70年代末,世界核电装机容量从1GW发展到了100GW(约100座现代核电机组)。从70年代末到80年代末的十年间,世界装机容量从100GW发展到了300GW,也就是说在这10年里全世界建造了大约200座核电机组。然而,核能的好景并不长。1979年,美国发生了三里岛核事故,1986年,前苏联发生了切尔诺贝利事故,世界核能瞬态掉入了深渊,停滞发展长达20年。
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