现代物理技术应用与发展
世界核能发展现状
目前全世界的经济，政治和生活方式都离不开化石能源，但是随着消费量的不断增加，化石能源储量的不断减少，人们迫切需要寻找一种替代能源，而能满足能效高，技术上可行，环保，并且可再生这四个条件的能源并不多。不过有一种能源能做到这一点，那就是核能。
截至2006年，全世界运转中的核反应堆435座，有29座以上在建设中。美国运转最多，为103座。法国次之，为59座。日本为55座（1座以上在建设中），俄罗斯为31座（7座以上在建设中）。拥有核能发电的30个国家中，由核能供电的份额变化较大。从法国高达占78%，到比利时占54%、韩国占39%、瑞士占37%、日本占30%、美国占19%、南非占4%和中国占2%。
现在核能发电站的扩建集中在亚洲：至2006年底建设中的29座就有15座在亚洲。最近建设的36座核反应堆已与电网联网的有26座在亚洲。印度核能发电所占比例现小于3%，但至2006年底，拥有建设中核电站的1/4，在建设中29座核电站中拥有7座。印度的计划更令人印象深到：到2022年将增长8倍，达到电力供应的10%；到2052年将增长75倍，达到电力供应的26%。75倍的增长意味着年均增长9.4%，与全球1970~2004年的平均增长率相同。
俄罗斯协同核原料大国占领制高点,有31座核反应堆在运转，5座在建设中，并有大的扩能计划。
澳大利亚的铀矿储量居世界第一位，而俄罗斯的浓缩铀生产能力居于世界领先地位，这一协议意味着世界核能的龙头已经产生。
印度核能发电所占比例现小于3%，但印度计划到2022年将增长8倍，达到电力供应的10%；到2052年将增长75倍，达到电力供应的26%。
日本55座核反应堆在运转，1座在建设中，并计划使核能发电占电力份额从2006年30%提高到后10年内的超过40%。
韩国于2006年投运第20座核反应堆，核能发电已供应其电力的39%。 欧洲总计有166座核反应堆在运转中，有6座在建设中。但有几个禁用核能的国家，如奥地利、意大利、丹麦和爱尔兰。并且有几个国家如德国和比利时也开始禁用核能。
芬兰、法国、保加利亚和乌克兰也有核能扩能计划。
英国拥有19座运转的核反应堆，其中许多已相当陈旧，可能将投资新的核电站。
美国有103座核反应堆，提供电力份额19%。美国核反应堆3/4已进行了技术更新。
中国的核工业在五十年代中期开始建立,现已形成比较完整的核工业体系。核电自八十年代初起步以来，在核电站的建设和运行、前期准备工作、国产化、有关法规和管理体系的建立等方面做了大量的工作，取得了相当的进展，为今后的发展奠定了基础。中国通过6个核电项目11台机组的建设，现已形成基本配套的核动力、核燃料科研开发工业体系；积累了科研、设计、建设、运行等一整套宝贵经验；培养和造就了一支专业齐全，具有相当实力的科研、设计和工程建设队伍，建立了一批大型实验台架，进行了大量科研攻关和设计研究。通过在建项目的实施，掌握了较多的设计资料，积累了大型核电站的工程建设和项目管理经验，国产化能力有了较大的提高。中国现有4座核反应堆在建设中，并计划到2020年扩大近5倍，这将使核能发电占总电力4%。
1 现代物理技术应用与发展
日本福岛核危机
2011年3月11日，日本东海发生9.0级大地震，在地震和海啸双重大灾难后，12日带来了更大的危机———福岛核电站1号2号3号4号机组相继发生爆炸，并产生核泄漏。
1.最新数据：死亡 10489人 失踪 16621人
2.遗体难寻
日本福岛县警方25日说,福岛第一核电站周边10公里范围内,不少地震和海啸遇难者遗体无法搜寻,确切人数尚未掌握。自卫队侦察机在11日地震后发现核电站周边区域不少城镇遭海啸袭击。然而,随后核电站泄漏事故使得搜救及善后人员无法前往这些区域寻找死者遗体。
3.海水辐射超标1250倍
东京电力公司26日说,继福岛第一核电站3号机组厂房24日出现含高浓度放射物质的积水之后,1号、2号和4号机组厂房25日发现类似积水。日本原子能安全保安院在积水中检测出多种放射物质。除碘-131和铯-137,其他物质通常密闭在燃料棒内,较少出现在反应堆内水里。由于积水遭受污染,核电站部分区域辐射水平上升,阻碍反应堆冷却作业。
4.核电站情况仍难预测
日本东京电力公司25日检测显示,福岛第一核电站3号机组积水中放射性物质浓度是正常水平的1万倍,说明反应堆或乏燃料池内的部分燃料棒已损伤,并且受损的燃料棒极可能释放出核裂变物质。
东京电力公司原子能本部福岛事务所副所长小山广太25日表示,由于此次福岛第一核电站事故非常复杂,目前很难确定事故何时才能处理完毕。公司暂时无法给出今后1个月或半年的工作日程表,此次事故处理可能长期化。
5.达6级“重大事故”水平
日本原子能安全委员会近日启用“紧急状态放射能影响快速预测系统”，以近期各地的放射能测定值为依据，对福岛核泄漏的放射性物质扩散量的数值进行了推算。
结果显示，从事故发生的12日上午6时至24日零时止，福岛第一核电站外泄放射性碘的总量约为3万万亿~11万万亿贝克勒尔。这个数值已超过美国三里岛核事故(5级)，相当于国际评价机制的6级“重大事故”水平。
3月18日，日本经产省原子能安全保安院将福岛核事故等级由4级提升为5级。但从目前的泄漏水平看，很有可能将对本次核泄漏事故的严重程度重新进行评估。一名官员说：“我们不排除把事件等级调高至6级的可能。”
6.放射物排放一直没中断
此外研究人员还证实福岛每天排放的碘131相当于1986年切尔诺贝利核事故后排放量的73%。福岛核电站每天排放的铯137水平约为切尔诺贝利核事故排放量的60%。周边国家也在慢慢受到影响，中国已有30多个省检测出不同程度的辐射。
历史上的核灾难
在人类历史上，曾经发生过5次影响较大的人为核污染事件，有些造成的污染与伤痛至今遗留。
1.1945年·日本 广岛、长崎遭原子弹轰炸
为迫使日本迅速投降，美军于1945年8月6日8时15分在日本广岛市区投
2 现代物理技术应用与发展
掷了一颗代号为“小男孩”的原子弹。“小男孩”是一颗铀弹，当量为1.5万吨。原子弹在离地600米的空中爆炸，霎时卷起巨大的蘑菇状烟云，广岛市顷刻沦为焦热的火海。据统计，悲剧发生之前广岛人口为34万多人，当日死者计8.8万余人，负伤和失踪的为5.1万余人；建筑物有半数以上都被不同程度毁坏。 8月9日上午11时02分，美军对日本实施第二次原子弹袭击，将原子弹“胖子”投到长崎市中心。“胖子”是一颗钚弹，当量为2.2万吨，爆高503米。此次悲剧造成长崎市二分之一的人口当日伤亡或失踪，建筑物有六成以上被毁，幸存者饱受癌症、白血病和皮肤灼伤等辐射后遗症的折磨。 2.1954年·美国 太平洋核试验诱发“比基尼事件”
1954年3月1日清晨，美军正在位于太平洋的比基尼环礁上进行氢弹核试验。160公里外的公海上，日本“第5福龙丸”号渔船正在航行。两个小时后，“福龙丸”的船员发现船上散落了大量爆炸后的灰，他们没有意识到，这是具有辐射性的“死亡之灰”。
事实上，1954年3月1日6时45分许，预测当量为600万吨的氢弹在比基尼环礁离地2米的空中爆炸。爆炸场景很快让观测人员傻眼了——氢弹所在的岛屿和附近两座小岛在爆炸的一瞬间消失了。美军的空中观测机发现，原先放置氢弹的地方形成了一个宽近2公里、深达80米的大湖。事后，据美国科学家测算，这枚氢弹的爆炸当量高达1500万吨。由于没有估计到如此大的爆炸威力，美军并未及时通知附近的居民和在海上作业的各国渔船事先撤离，造成了太平洋上最大的核污染事件。其中，致命的永久核污染区近2万平方公里。 3.1957年·前苏联 乌拉尔核废料罐爆炸
1957年9月29日，在前苏联的大型核工业聚集区乌拉尔地区，一个地下核废料存储罐突然发生爆炸，一片直径10公里的带有放射元素的烟云升空。1万多居民当即撤离污染区。由于当时天气极恶劣，狂风把放射性烟云刮到数百公里之外，结果造成南乌拉尔地区3000平方公里受到核污染，区内草木不生，成千上万人患辐射病。
4.1979年·美国 三里岛核事故
1979年3月28日凌晨4时，位于美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆操作室里，一片慌乱。两个小时后，大量放射性物质溢出。直到6天以后，堆芯温度才开始下降，氢爆炸的威胁消除，但反应堆也彻底陷于瘫痪。美国民众在得知这一消息后无不震惊，核电站附近的居民更是惊恐不安，约20万人撤出这一地区。
5.1986年·前苏联 切尔诺贝利核灾难
1970年，位于前苏联乌克兰北部基辅州的切尔诺贝利核电站建成，该核电站为乌克兰提供了10%的电力，由4座核反应堆组成。在1986年4月26日凌晨开始的例行安全测试中，核电站工作人员为提高效率，违反了操作章程，将4号反应堆中的控制棒大量拔出。由于这些控制棒是调节反应堆堆芯的温度的，这一致命失误导致堆芯过热。凌晨1时23分，工作人员再次违章操作，按下了关闭核反应堆的紧急按钮。电源的突然中断，致使主要冷却系统停止了工作，反应堆彻底失控了！堆芯内的水被强辐射立即分解成了氢和氧，由于氢和氧浓度过高，反应堆随即发生大爆炸，8吨多强辐射物泄漏，蒸发的核燃料迅速渗入到大气层中，在周围地区造成强烈的核辐射。
灾难发生后，围绕在核电站半径30公里地区居住的居民被紧急撤离，这一地区被辟为隔离区，任何人不得随意出入。随后，政府又撤走了普里皮亚特地区
3 现代物理技术应用与发展
居民逾13万人，使之成为被废弃的城市。
迄今为止，当地人仍然没有摆脱核污染。专家预测，消除这次核灾难造成的核污染，至少还需要一百年。
6.2011年3月12日 日本福岛核电站灾难
2011年3月11日日本宫城县东方外海发生矩震级规模9.0级大地震后所引起的一次核子事故，福岛第一核电厂因此次地震造成有堆芯熔毁危险的事故。日本内阁官房长官枝野幸男向福岛第一核电站周边10千米内的居民发布紧急避难指示，要求他们紧急疏散，并要求3千米至10千米内居民处于准备状态。福岛县发出通报，紧急疏散辐射半径20千米范围内的居民，撤离规模为14000人左右。同时此事件也是人类史上第一次在沿海地区发生核电厂意外的事件，其相关的核污染对于整个太平洋及沿岸国家城市的影响仍待观察统计。
核能的战略地位
发展核能，必须从本质上，从思想认识上，看清核能的战略地位。
1．关于行业功能的特殊性和效益的完备性
核工业行业中，就核军工产业而言，其主要产品（三弹和两舰艇核动力）具有直接服务于军事目的的功能，体现的效益是增强国防力量的军事效益和提高国际地位的政治效益；就核电产业而论，其主要产品核电具有优化能源结构、改善环境质量的特殊功能，体现环境效益和促进国民经济协调发展的社会效益和经济效益；就其他核技术与产品来说，体现了提高工农业和国民经济各行业乃至全民族和全社会的科技素质和科技水平的社会效益。即，核工业行业的产业发展，在政治、军事、经济、社会、环境五大重要领域中，均可取得明显的效益。功能的特殊性和效益的完备性，体现了它的战略地位的特殊性和重要性，这是任何其他行业都无法替代的。
2．关于产品的特殊经济性
核电产业，由于投资额大，建设周期与投资回收期限均较长，近期看不到明显效益，其经济、社会、环境等综合效益，将在已具相当规模的中远期未来才能明显发挥，因此，产业发展初期，需要资金的高额投入。就如我们投资教育一样，它的效益需要较长的一段时间后才能显现出来如果以“核电比煤电贵”为理由反对发展核电，那么，过去人们普遍认为汽车比牛车、马车贵，可最终还是大量地生产和使用了汽车；飞机又比汽车贵得多，可人们还是大量地制造了使用了飞机，等等。人们应该转变“核电”的价值观念，确立“核电”的评价准则。
3．改善能源结构、保护资源与环境的特殊使命
在世界范围内，能源、资源与环境问题，已成为困扰当代社会与经济发展的重要制约因素。发达国家的成功经验已经证明，发展核能（核电、核热）是克服这些制约因素的重要途径和手段之一。
众所周知，核电和水电都是清洁安全的能源，而水电又是可再生能源。立足未来长远利益，为子孙后代着想，提高能源产量，改善我国以煤炭为主的能源结构（90年代煤炭约占76%），珍惜化石燃料资源，保护环境免遭严重污染、维系生态平衡（目前，我国因环境污染和生态环境破坏造成的直接和间接经济损失总额每年达1000亿元），缓解交通运输紧张状况（当前全国铁路约40%以上的运力在运输煤炭），提高经济质量和生活质量等特殊使命自然落在核电和水电身上。但因水力资源总量有限（并非地域分布不均衡给产业发展带来的困难），而使上述特殊使命最终不得不落在核电肩上。
4 现 代物理技术应用与发展
核能发展前景
核能利用是解决能源问题必由之路，它在能源中的比例将逐步加大，从而改善能源结构，并有希望在将来彻底解决人类对能源的需求。然而，核能的开发利用是一个循序渐进的长期进程，按其科技难度和实现产业化的前景展望，大致可分为三个阶段：第一阶段是热中子反应堆，第二阶段是快中子增殖堆，第三阶段是可控聚变堆。这三阶段需要互相衔接和交叉，逐步进入实用，实现产业化。积极发展核电，因为核能有其无法取代的下列优点：
(1)核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度浓集的能源。1t金属铀裂变所产生的能量，相当于270万t标准煤。地球上已探明的核裂变燃料，即铀矿和钍矿资源，按其所含能量计算，相当于有机燃料的20倍，只要及时开发利用，便有能力替代和后续有机燃料。更进一步说，地球上还存在大量的聚变核燃料氘，能通过聚变反应产生核能。1t氘聚变产生的能量相当于1100万t标准煤，氘即重水中的“重氢”，普通水中有七千分之一的重水，故地球上存在约40万亿t氘。所以聚变反应堆成功以后，能源真可谓取之不尽，用之不竭，人类将不再为能源问题所困扰。
(2)核电是清洁的能源，有利于保护环境。目前世界上大量燃烧有机燃料的后果是足堪忧虑的。燃烧后排出大量的二氧化硫、二氧化碳、氧化亚氮等气体，不仅直接危害人体健康和农作物生长，还导致酸雨和大气层的“温室效应”，破坏生态平衡。比较起来核电站就没有这些危害。核电站严格按照国际上公认的安全规范和卫生规范设计，对放射性三废，原则上是回收处理储存，不往环境排放，排往环境的只是处理回收后残余的一点尾水尾气，数量甚微，对环境没有实质性的影响。
(3)核电站坚持安全第
一、质量第一的方针，正确设计、高质量建造和按规范运行的核电站，其安全是有保证的。
(4)核电的经济性能与火电竞争。电厂每kw·h的成本是由建造折旧费、燃料费和运行费这3部分组成的。主要是建造折旧费和燃料费。核电厂由于考究安全和质量，建造费高于火电厂，但燃料费低于火电厂，火电厂的燃料费约占发电成本的4O％～6O％，而核电厂的燃料费则只占2O％左右。总的算起来，核电厂的发电成本是能与火电相竞争的。
(5)发展核电有利于减轻交通系统对燃料运输的负担。1座100万kW 的燃煤火电机组每天需烧煤约1万t，1年约需300万t，而1座lOOkW 的核电机组每年仅需核燃料30 t，可见核燃料运输量仅是煤运输量的十万分之一，大大减轻交通运输负担。
(6)以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理利用。煤和石油都是化学工业和纺织工业的宝贵原料，能用它们创造出多种产品。它们在地球上的储藏量是很有限的；作为原料，它们要比仅作为燃料的价值高得多。所以，从合理利用资源的角度来说，也应逐步以核燃料代替有机燃料。
总之，核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式；加快我国核电建设，提高核电在电力供给中的比重，有助于缓解电力增长与交通运输、环境保护的矛盾；发展核电对带动高科技产业和装备制造业的发
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展，促进经济增长，调整能源结构，保障能源安全，实施可持续发展战略，都有重要意义.
田开武 2011/4/9
