原子能发电

第一节　原子能发电

核能利用的主要方式是核电的开发。核电站简单地说就是由核反应堆利用原子核裂变过程中释放的核能，通过热量循环及其配套的电站发电设备所组成的发电厂。20世纪50年代开始建立商用核反应堆电站，到21世纪初全世界已有核电站超过400多座，已有30多个国家拥有核电站。规模上美国居首位，其次为法国、日本、德国、俄罗斯、加拿大，核电已经占世界总发电量的1／6以上。有些国家核电站的发电量已占全国电力供应的50%以上。如立陶宛就占76．4%，法国占75．3%，比利时占55．8%。

核电站是当前比较现实的能提供新能源的重要途径。核能开发也成为世界各国21世纪能源战略的发展重点之一。目前核反应堆不仅用于发电，而且工业用热或民用用热也将使用小型核反应堆和微型核反应堆，这种堆型已在许多国家（包括我国）投入使用。科学家预测，核能将是未来的能源“霸主”。

核能释放的两种形式是核裂变能和聚变能，目前比较成熟的是受控核裂变能。虽然核聚变过程中会放出比裂变能至少增大三四倍的能量，是更强大的能源，但引发和控制核聚变比引发和控制核裂变困难得多。所以从1952年开始研究受控制核聚变以来，进展比较缓慢，目前还存在许多困难和问题，仍处于开发阶段。现在实际使用的核能都是核裂变能，核裂变是指重核在中子轰击下分裂成两个中等质量原子核的过程。重核中比结合能为7．5MeV左右，而中量核则为8．4—8．6Mev。当重核分裂为两个中量核时，平均每个核子要放出1MeV左右的能量，这种裂变核反应放出的能量叫“裂变能”。裂变物质的能量密度要比常规燃料大上百万倍，如铀－235的能量密度为7．49×10¹³J／kg，而一般煤的能量密度为2．74×10⁷J／kg，石油的能量密度为4．32×10⁷J／kg。原子结合成分子的结合能为几个电子伏特，原子的静止能量mc²约为几个吉电子伏特（如氢原子的静能为1GeV），可以估算出同样质量的物质，其核能要比化学能大10⁶倍。

我国大陆自行设计和建造的第一座核电站是浙江秦山核电站，装机容量为31万千瓦，于1991年12月并网发电，结束了中国大陆无核电的历史。随后与法国合作建设的中国首座百万千瓦级核电站——大亚湾核电站2台机组也于1992年和1993年先后发电。2003年1月，我国第一座由清华大学核能技术设计研究院设计建造的高温气冷实验反应堆也在北京并网发电。迄今为止，我国已有九台核电机组投入运行，总装机容量701万千瓦。现已建成的浙江秦山（包括二期和三期核电工程）、广东大亚湾和正在建设的江苏田湾核电站，将成为中国三大核电基地。与俄罗斯合作建设的田湾核电站是中国目前单机容量最大的核电站，其建成投产后，中国核电总装机容量将达到913万千瓦。

从第一座核电站的运行到现在的十几年来，我国的核电事业取得了很大的发展，但与世界核电平均水平相比，还相差甚远。中国有相当丰富的铀矿资源，有比较雄厚的核技术力量，国家已经把开发核能列入能源发展的长期规划中，2004年7月，国务院召开会议正式批准建设广东岭澳核电站二期工程、浙江三门核电站一期工程，标志着我国核电自主化建设迈出了实质性步伐。我们相信我国的核电事业必将得到长足发展，核电将为实现我国能源结构的多元化、促进经济发展起到越来越重要的作用。