核能：從裂變邁向聚變

　　迄今，核裂變能一直存在三大問題：能否安全運轉(zhuǎn);原料能否保障供應(yīng);核廢料如何安全儲存。目前，幾個大國在加強國際合作的同時都在積極研究從核裂變邁向核聚變。

　　如果受控核聚變得以實現(xiàn)，人類將獲得安全、清潔、廉價和取之不竭的能源，從而在保護生態(tài)環(huán)境的情況下實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。據(jù)世界核能協(xié)會(WN A )統(tǒng)計，截至2012年11月，全球共有30個國家運行著436臺核電機組，總裝機容量為3 .74億千瓦;13個國家正在建設(shè)62臺核電機組，總裝機容量為6300萬千瓦;27個國家計劃建設(shè)167臺核電機組，總裝機容量為1.82億千瓦。2012年全球核電鈾需求量為67990噸。

　　核電站是利用原子核裂變反應(yīng)放出的核能發(fā)電的裝置。其核心是核反應(yīng)堆，它是一個能維持和控制核裂變反應(yīng)的裝置，在這里實現(xiàn)核能—熱能轉(zhuǎn)換。

　　“棄核”還是“興核”!

　　世界核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展很不平衡。據(jù)世界核能協(xié)會統(tǒng)計，截止2009年2月，全球運營的核反應(yīng)堆共436座，核電裝機總?cè)萘窟_371927M W e，約相當于全球電力裝機總?cè)萘康?%。

　　進入21世紀以來，一些國家掀起核電站建設(shè)新熱潮。2009年11月英國公布核能擴建計劃，提出興建10座核電站。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2010年3月19日公布的“能源基本計劃”草案中心內(nèi)容包括將核能發(fā)電作為“低碳電力資源的核心”，計劃在2030年前至少新建14座核電站。韓國提出在2015年前，除在建的4臺核電機組外，再建8座核電站，將核電占比提升至45%。

　　日本福島核電站事故發(fā)生后，一些國家展開“棄核”還是“興核”之爭。日本陸地面積僅占世界陸地面積的0.1%，卻集中世界每年發(fā)生地震的10%，不具備繼續(xù)擴建核電站的自然條件，退出“核電大國”俱樂部在所難免。但日本國內(nèi)缺少化石能源資源，去核電化將影響仍不景氣的經(jīng)濟。

　　核電站是利用原子核裂變反應(yīng)放出的核能發(fā)電的裝置。

　　災(zāi)難與科學(xué)相伴

　　世界第一座核電站運行60多年來，已發(fā)生三次事故，越來越多的核廢料儲存也存在巨大隱患，特別是鈾等資源能否保證供應(yīng)，引起各方關(guān)注。從核裂變邁向核聚變是核電業(yè)發(fā)展大勢所趨。

　　核裂變原料主要是鈾。在全球已探明鈾礦資源儲量中，澳大利亞占25%，哈薩克斯坦占20%，其他鈾礦資源儲量較多的國家有加拿大、俄羅斯、烏茲別克斯坦和尼日爾等非洲國家。日本曾在1955年12月制定的《原子能基本法》中就明確把釷與鈾并列為核裂變“原料”。

　　2010年9月，日本內(nèi)閣府原子能委員會代理委員長鈴木達次就核裁軍和防止核擴散提出“十項建議”中再次提出，應(yīng)開發(fā)釷核電技術(shù)。據(jù)科學(xué)家們估計，全球釷礦資源儲量比鈾礦資源儲量多三、四倍，分布在許多國家，已探明釷礦資源儲量足夠世界使用100年。

　　釷在反應(yīng)堆燃燒過程不產(chǎn)生钚—制造核武器的原料，不僅核廢料較少，而且放射性也比鈾少得多，是一種安全的核裂變原料。

　　“裂變”邁向“聚變”

　　鈾、釷礦資源都是不可再生資源。因此，一些國家正大力研發(fā)從核裂變邁向核聚變。從核裂變邁向核聚變是核電業(yè)發(fā)展大勢所趨。

　　目前，受控核聚變領(lǐng)域的研發(fā)重點有二：一是利用氫同位素為原料，二是利用氦-3為原料。

　　氦-3是一種公認的高效、清潔、安全核聚變原料。椐科學(xué)家們估計，100噸氦-3就可提供目前全世界一年的能源使用量。但是，在地球上氦-3的儲量極少，不具有開發(fā)價值。因此，一些國家正在研發(fā)利用氫同位素為原料，即核聚變原料主要是氫、氘和氚。氘也叫重氫，1公斤海水中含有0.034克氘，故地球海洋里有約23.4萬億噸氘，足夠人類使用幾十億年。

　　科學(xué)家從一升海水可提煉1/6克氘，其聚變后放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放的能量。浙江大學(xué)物理學(xué)教授盛正卯介紹，從海水中提煉氘技術(shù)已掌握，問題是核聚變過程中不能實現(xiàn)可控，一旦解決了可控的核聚變難題，不僅將解決全世界的能源問題，而且放射性微少，不產(chǎn)生核廢料，對環(huán)境的污染很小。