核起源

核起源

核動力（英語：nuclear power，也稱原子能或核能）是利用可控核反應來獲取能量，然後產生動力、熱量和電能。該術語包括核裂變，核衰變和核聚變。產生核電的工廠被稱作核電站，將核能轉化為電能的裝置包括反應堆和汽輪發電機。核能在反應堆中被轉化為熱能，熱能將水變為蒸汽推動汽輪發電機組發電。第一個成功的核裂變實驗裝置在1938年的柏林被德國科學家奧托·哈恩、莉澤·邁特納和弗瑞茲·斯特拉斯曼製成。

基本介紹

  • 中文名：核起源
  • 外文名：Nuclear origin
  • 領域：核能術語
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核動力

核動力（英語：nuclear power，也稱原子能或核能）是利用可控核反應來獲取能量，然後產生動力、熱量和電能。該術語包括核裂變，核衰變和核聚變。產生核電的工廠被稱作核電站，將核能轉化為電能的裝置包括反應堆和汽輪發電機。核能在反應堆中被轉化為熱能，熱能將水變為蒸汽推動汽輪發電機組發電。
利用核反應來獲取能量的原理是：當裂變材料（例如鈾-235）在受人為控制的條件下發生核裂變時，核能就會以熱的形式被釋放出來，這些熱量會被用來驅動蒸汽機。蒸汽機可以直接提供動力，也可以連線發電機來產生電能。世界各國軍隊中的某些潛艇及航空母艦以核能為動力（主要是美國）。
根據國際能源署的資料，2007年全球電力有13.8%由核能提供。截至2014年9月，全世界共有437個核電機組處於運行狀態，總裝機容量為374.5吉瓦，雖然不是所有的核反應堆都正在發電。超過150艘使用核動力推進的艦船已被建造，由超過180個核反應堆提供提供動力。
核動力相關的重大事故包括三哩島核泄漏事故（1979年）、車諾比核事故（1986年）、福島第一核電站事故（2011年）和一些核動力潛艇事故。在各種能源的事故之中，按照每個單位發電的人命損失計算，核電的安全記錄優於其他幾種主要的發電方式。
到2012年，根據國際原子能機構，全世界有15個國家正在建造共有68個民用核電反應堆，其中，中國已有25座核電站正在建造，並且計畫建造更多的。美國有近一半的核反應堆的證書被延長到60年，並且認真考慮建造十幾個新核電站的計畫。德國決定在2022年前關閉所有核電站，而義大利禁止核電站。繼福島之後，國際能源機構估計到2035年要減半新增加的核能發電能力。

歷史

起源

第一個成功的核裂變實驗裝置在1938年的柏林被德國科學家奧托·哈恩、莉澤·邁特納和弗瑞茲·斯特拉斯曼製成。
在第二次世界大戰中，一些國家致力於研究核能的利用，它們首先研究的是核反應堆。1942年12月2日，恩里科·費米在芝加哥大學建成了第一個完全自主的鏈式核反應堆，在他的研究基礎上建立的反應堆被用來製造轟炸了長崎的核子彈“胖子”中的鈽。在這個時候，一些國家也在研究核能，它們的研究重點是核武器，但同時也進行民用核能的研究。
1951年12月20日人類首次用核反應堆產生出了電能，這個核反應堆位於愛達荷州Arco的EBR-I試驗增殖反應堆，它最初向外輸出的功率為100kW。
1952年，帕雷委員會（“總統的材料政策委員會”的簡稱）向當時的美國總統哈利·S·杜魯門提交了一份報告，這份報告認為核能的前景“相當悲觀”，它建議應該讓科學家們研究太陽能。
1953年12月，美國總統德懷特·艾森豪發表的名為“和平需要原子”的演說，這使美國政府開始資助一系列國際間的核能研究。
1954年建造完成的鸚鵡螺號核動力潛艇是世界上第一艘核動力船。

早期

1954年6月27日，蘇聯奧布寧斯克核電站成為世界上第一個向電網併網發電的核電站。這個反應堆使用了石墨來控制核反應並用水來冷卻，功率為5兆瓦。全世界第一個投入商業運營的核電站是英格蘭設菲爾德的卡德霍爾核電站，它於1956年開始運行。它有一個Magnox型石墨氣冷反應堆，最初的輸出功率為50兆瓦，後來提高到了200兆瓦。美國海軍為海狼核潛艇(SSN-575)研製的鈉冷堆（Submarine Intermediate Reactor, SIR）的原型堆於1955年7月18日併網發電。賓夕法尼亞州碼頭市的一個壓水型反應堆1957年12月18日併網發電，是美國第一個投入商業運營的非軍用反應堆。
1954年，美國原子能委員會（美國核管理委員會的前身）的主席劉易斯·史特勞斯說，人們談到核能時經常會提到，如果廣泛套用核能，電力在將來會變得很便宜，這可能是指核聚變發電，但實際上這是錯誤的。但是人們的這種想法已經讓美國決定在2000年之前建造1000個核反應堆。
在1955年聯合國的“第一次日內瓦會議”中，世界上聚集了最多的科學家來一起探索核能這個新領域。1957年，歐洲原子能共同體（EURATOM）與歐洲經濟共同體（即現在的歐盟）一同成立。同年成立的還有國際原子能機構（IAEA）。

發展

核反應堆的功率提升迅速，從1960年代的不到1吉瓦猛增至1970年代的100吉瓦，1980年代又升到了300吉瓦。1980年以後，核反應堆的功率的提升變得不那么迅速了，到2005年，功率只上升到了366吉瓦，大部分來自於中國核能的建設。
在1970年代和1980年代之間，建造核電站所需的巨額費用（來自政府要求的提高和一些反對者的訴訟所要求的經常性改進）和下降中的化石燃料價格使建造當中的核電站變得不那么吸引人。
在20世紀後半葉，一些反對核能的運動開始興起，它們擔心的是核事故和核輻射，還反對生產，運輸和儲藏核廢料。1979年的三哩島核泄漏事故和1986年的車諾比核事故成為了許多國家停止建造新核電站的關鍵理由。澳大利亞於1978年，瑞典於1980年，義大利於1987年都對建造核電站的問題發動了全民公投，同時愛爾蘭的核能反對者成功地阻止了在該處核能計畫的實施。但布魯金斯學會表示，美國政府沒有批准新核電站的建造主要是由於經濟原因，而非安全問題。
據中國國家能源局核電司，2014年10月，大陸在運核電機組20台，裝機容量1794萬千瓦；在建規模28台，裝機容量3061萬千瓦。按照規劃，2020年運行核電裝機將達到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦左右。

套用

美國每年產生的核能居全世界首位，美國人消耗的電能中約20%來自於核能。如果按核能占總電能的百分比來看，法國核能則為全球第一。2016年的調查顯示，核能滿足了72%的法國電能需求。歐盟需要的26%的電能來自核反應。各國的核能政策均各有不同，有些反對依賴核能、有些則利用核能降低成本以滿足社會大眾。如中國、美國需求龐大，需要仰賴核能補充不足，例如法國可經核電省下來的排碳量賣出，甚至販賣核電給其他人口密集的歐洲小國、部分軍事優先國家則是為了製造核武而興建核電廠、日本等島嶼型國家的能源自主的問題等。
核能是一種儲量充足並被廣泛套用的能量來源，而且如果用它取代化石燃料來發電的話，溫室效應也會減輕。國際間正在進行對於改善核能安全性的研究，科學家們同時還在研究可控核聚變和核能的更多用途，比如說制氫（氫能也是一種被廣泛提倡的清潔能源），海水淡化和大面積供熱。1979年的三哩島核泄漏事故和1986年的車諾比核事故使美國放緩了建造核能發電廠的步伐。後來，核能在經濟與環境兩方面的益處使聯邦政府又開始重新考慮它。公眾也對核能很感興趣，不斷飆升的油價，核能發電廠安全性的提高和符合京都議定書規定的低溫室氣體排放量使一些有影響的環境保護論者開始注意核能。有一些核反應堆已處於建造當中，幾種新型核反應堆也在計畫之中。
關於核能的利用一直存在著爭議，因為那些放射性核廢料會被無限期保存起來，這就有可能造成泄漏或爆炸，有些國家可能借套用核能的名義來大量製造核武器。核能的擁護者說這些風險都是很小的，並且套用了更先進的科技的新型核反應堆會將風險進一步降低。他們還指出，與其它化石燃料發電廠相比，核能發電廠的安全記錄反而更好，核能產生的放射性廢料比燃燒煤產生的還少，並且核能可以持續獲得。而核能的反對者，包括了大部分主要的環境保護組織，認為核能是一種不經濟，不合理且危險的能源（尤其是與可再生能源相比），而且他們對新技術能否減低成本和風險也存在著爭議。有些人擔心朝鮮及伊朗可能正在以民用核能的名義研製核武器。朝鮮已經承認擁有核武器，而伊朗則對此否認。

原子能機構團體名單

參見

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