簡介
核工業是從事核燃料研究、生產、加工,
核能開發、利用,核武器研製、生產的工業。是軍民結合型工業。主要產品有:核原料、核燃料、
核動力裝置、核武器(包括
核子彈、氫彈和
中子彈)、核電力,套用核技術等。核工業在國防中具有重要的地位和作用。核武器比
常規武器有更大的殺傷力和破壞力,能在戰爭中起到一般武器所不能起到的作用,且造成
放射性污染,對生態環境有長期、嚴重的後果。所以,
核武器已成為某些國家現代
軍事戰略的基礎。同時,在國民經濟發展中,核工業也具有極為重要的地位和作用。
學科
核工業是一門學科門類多、開拓領域廣、技術密集程度高的綜合性
新興工業。它涉及到地質勘探、採礦、冶金、化工、電力、機械製造、建築、電機和精密儀表等工業部門和物理、化學、電子學、半導體、計算機技術、自動控制、材料學、傳熱學、醫學和生物學等學科領域。一個國家的核工業發展水平,能集中地反映出這個國家的整個工業基礎和科學技術水平。
1896年法國物理學家
貝克勒爾發現了天然
放射性,揭開了現代科學技術嶄新的一頁。20世紀中葉以來,核科學技術和核工業取得了迅速的發展,實現了從
基礎理論研究到套用技術研究,從軍事利用到和平利用的重大轉變。核技術已滲透到各個領域,它在經濟建設、科學研究和社會生活中套用廣泛,效益明顯,是當代技術寶庫中的重要組成部分。
體系
國內
發展
中國的核工業是在中華人民共和國建立後創建和發展起來的。
⑴1950年成立了
中國科學院近代物理研究所,開始從事核科學技術研究工作。⑵1954年,中國地質工作者在綜合找礦中,在廣西發現了
鈾礦資源。
毛澤東在聽取地質部門匯報後指出,我們有豐富的礦物資源,我們國家也要發展原子能。
⑷1956年11月16日,國家建立了
第三機械工業部(1958年改為
第二機械工業部,1982年改為核工業部) ,在蘇聯援助下建設核工業。1958年,中國第一座重水型實驗用反應堆和回旋加速器建成並投入運行。
⑸1960年,蘇聯政府單方面撕毀協定,停止了援助,撤走在核工業系統工作的233名蘇聯專家和重要資料。然而,中國核科技研究和核工業建設並未就此止步,在黨中央的領導下,自力更生,奮發圖強,繼續發展。1962年11月成立以
周恩來為首的中央15人專門委員會,直接領導研製生產核子彈的工作。
⑹1964年10月16日,中國第一顆核子彈成功爆炸;
⑺1967年6月17日,中國第一顆氫彈又爆炸試驗成功;
⑻1971年9月,中國第一艘
核潛艇試航成功,表明中國的核工業已有較快的發展,建成了比較完整的核工業體系。70年代末,隨著國家工作重點轉向經濟建設,核工業由主要為軍用服務,轉向軍民結合,以核為主,多種經營,主要從事核能、核技術的和平利用,民用產品的開發。
⑼1983年6月,在浙江
海鹽縣秦山,開始了中國自行設計的電功率為30萬千瓦的
秦山核電站的建設;
⑽1984年4月,引進技術設備,在廣東深圳開始建設
大亞灣核電站。
⑾1988年4月,核工業部撤銷,其政府職能劃入新建的能源部;同時組建了
中國核工業總公司,負責對核工業企事業單位的經營管理。
⑿90年代以來,核工業繼續貫徹“軍民結合,以核為主,多種經營,搞活經濟”的方針,得到了更快的發展。
趨勢
中國目前建成和在建的核電站總裝機容量為870萬千瓦,預計到2010年中國核電裝機容量約為2000萬千瓦,2020年約為4000萬千瓦。到2050年,根據不同部門的估算,中國核電裝機容量可以分為高中低三種方案:高方案為3.6億千瓦(約占中國電力總裝機容量的30%),中方案為2.4億千瓦(約占中國電力總裝機容量的20%),低方案為1.2億千瓦(約占中國電力總裝機容量的10%)。
中國國家發展改革委員會正在制定中國核電發展民用工業規劃,準備到2020年中國電力總裝機容量預計為9億千瓦時,核電的比重將占電力總容量的4%,即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說,到2020年中國將建成40座相當於
大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。
從核電發展總趨勢來看,中國核電發展的技術路線和戰略路線早已明確並正在執行,當前發展
壓水堆,中期發展
快中子堆,遠期發展聚變堆。具體地說就是,近期發展
熱中子反應堆核電站;為了充分利用
鈾資源,採用鈾鈽循環的技術路線,中期發展
快中子增殖反應堆核電站;遠期發展聚變堆核電站,從而基本上“永遠”解決能源需求的矛盾。
部門
核工業部已作為國家能源部門之一,負責中國核電站的建設和營運。核工業部大力組織了放射性同位素的生產和同位素及
輻射技術的推廣套用,1985年中國生產的放射性同位素及其製品已有700多種。
國外
核工業於20世紀40年代始建於美國,起因於軍事需要。第二次世界大戰初期,美國猜測
希特勒德國在研製核武器,決定趕在德國之前研製出核武器,為此投入了巨大的人力物力,開展了空前規模的研究工作。1942年6月,當科學研究確定有可能造出用於戰爭的核武器時,開始了可望實現生產過程的初步工程的建設。為了保密,整個工程系統被稱為“曼哈頓工程區”,科研和建設以非常的戰時速度進行。1945年8月,美國在日本
廣島投下了第一顆核子彈。
第二次世界大戰後,特別是在1949年蘇聯第一次核子彈試驗成功,美國核壟斷被打破後,美國決定擴大易裂變物質的生產,在1951~1956年間,擴建了和新建了三座
氣體擴散廠。與此同時,也擴大了鈽的生產。戰後,美國也致力於艦船用和民用
核動力裝置的研究。為發展
熱中子動力堆,經過各種堆型的試驗研究,決定主要發展輕水動力堆,包括船用動力堆和核電站用動力堆。到1982年擁有
核動力船艦約128艘。到1985年,擁有核電站93座。
蘇聯於1943年決定研製原子武器。1946年
鏈式反應試驗成功之後,著手建立核工業。1948年第一座生產鈽-239的反應堆投入運行,1952年第一座
氣體擴散工廠投產。從40年代後期至50年代初,建立了易
裂變物質生產工業。在核動力方面,蘇聯主要採用石墨水堆和
壓水堆兩種堆型。至1982年,擁有核動力船艦約173艘。到1985年,擁有核電站51座。
英國於第二次世界大戰後建立了自己的核工業。法國於50年代建設了鈽的生產工業,60~70年代初,建設了大規模的
鈾同位素分離工廠。
聯邦德國和日本引進美國的
核電技術,於60年代建設了一批核電站,掌握了核電站設備製造和工程建設技術,建立了核燃料元件製造工業。加拿大有自己的核燃料工業和
重水反應堆核電站。印度也建設了較小規模的核燃料生產企業和核電站。一些開發中國家和地區,也引進或以引進為主建設了核電站,有的也在積極發展自己的核工業。
現狀
在經歷了日本福島
核事故沉重打擊後核電正在逐步走上復甦之路。並且,越來越嚴重的能源、環境危機,促使核電作為清潔能源的優勢又重新顯現,核能在世界未來的
低碳能源中將繼續扮演重要角色。同時經過多年的技術發展,核電的安全可靠性進一步提高,美國、歐洲、日本開發的先進輕水堆核電站,即“第三代”核電站取得重大進展,有的已投入商運或即將立項。核電作為安全可靠、技術成熟的清潔能源,並且,核電作為當前唯一可大規模替代化石燃料的清潔能源,越來越受到世界各國的重視。
目前世界上已有30多個國家或地區建有核電站。根據
國際原子能機構(
IAEA)統計,截至2012年12月底,共有437台核電機組在運行,總裝機容量約3.7億千瓦。核電站主要分布在北美的美國、加拿大;歐洲的法國、英國、俄羅斯、德國和東亞的日本、韓國等一些工業化國家。其中美國有104台、法國58台、日本50台、俄羅斯33台、韓國23台、印度20台、加拿大19台等等。目前核電約占全球總發電量的15%,根據IAEA發布的2011年度全球
核發電比例的統計數據,其中法國高達77.7%,韓國為34.6%,日本為18.1%,美國為19.2%。全球在建
核電機組68台,裝機容量約為7069萬千瓦,其中超過70%的在建核電機組集中在亞洲的中國、印度和歐洲的俄羅斯等國家。
出於對環保、生態和世界能源供應等的考慮,核電作為一種安全、清潔、低碳、可靠的能源,近年來已被越來越多的國家所接受和採用,在全球部分地區掀起了核電建設熱潮。如今,越來越多的國家正在考慮或啟動建造核電站的計畫,已有60多個國家正在考慮採用
核能發電。到2030年前,估計將有10-25個國家加入核電俱樂部,將新建
核電機組。據
國際原子能機構預測,到2030年全球的核電裝機容量增加至少40%。
作用
①核工業能利用核能使之轉變為電能、熱能和機械動力,與有機燃料相比,核燃料具有異常高的
熱值,單位質量核燃料產生的熱量為有機燃料的2.8兆倍。用它作為能源,成品燃料的保存和運輸費用很少,因而在選擇核電站廠址時不受燃料開採和加工地區的限制,適合於在缺乏有機燃料和水力資源的地區提供能源,也可作為持久航行的遠洋船艦的動力。核電站在正常運行情況下釋放的有害物質比火電站的少得多,有利於環境保護,是一種清潔的能源。
核電技術已經成熟,在一些國家,核電已能在經濟上同火電相競爭。由於煤炭和石油儲量有限,能供開採利用的時間也是有限的,而利用水力發電,又受水利資源地域上的限制,因此,利用
核能發電,已被公認為一種替代能源。到1985年底,在全世界26個國家和地區有374座核電站在運行,總裝機容量為249754MW(兆瓦),約占世界電站總裝機容量的15%左右。大力發展核能已成為世界能源發展的總趨勢。但迄今廣泛發展的
熱中子反應堆核電站,僅利用
天然鈾中含量約0.7%的鈾-235。為滿足今後較長時間的能源需求,必須發展
快中子堆核電站。在這種反應堆中,能以工業規模將鈾-238轉換為人工的易裂變核素鈽-239,使
鈾資源的利用提高約60倍。法國和蘇聯已成功地建造和運行了
快中子反應堆核電站。預計到21世紀初,這種堆型將進入商用階段。快中子反應堆核電站及其燃料循環系統將是核工業的重要組成部分。遠期則是發展利用氘氚
核聚變產生能量的核聚變堆。
②向國民經濟各部門提供多种放射性同位素產品、同位素儀器儀表以及
輻射技術等核技術,在
輻射加工、食品保鮮、
輻射育種、滅菌消毒、醫療診斷、示蹤探測、分析測量和科技生產等方面發揮愈來愈大的作用。放射性同位素和核技術套用的投資少、見效快、收益大、能耗低、公害小,經濟效益和社會效益顯著。在國際上已迅速發展成為新興的工業,廣泛用於國民經濟工、農、醫、科技等各個領域。
③核工業的發展需要冶金、化工、機械製造、電子等工業的支持,從而也促進了它們的發展。核工業所要求的耐輻射、耐高溫、抗腐蝕、
超導體材料將開闢新材料的發展途徑。核技術中的
活化分析、示蹤技術,提供了其他方法所不能解決的研究、分析手段。核工業的發展還促進許多新的科學領域,如輻射化學、放射化學、
輻射劑量學、核醫學、
核電子學等的發展。核工業與國民經濟各部門密切相關、相互促進。