威猛的核能

        

　　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。