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2023-11-18
核裂变能与能源危机-走近能源
【摘要】：核电站已跻身电力工业行列，是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置，通过核反应堆实现核能与热能的转换。核反应堆的种类，按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。如果到那时，还不能脱离核裂变能利用的初级阶段，人类将可能面临新的能源危机。快堆的最显著的特点是直接靠核裂变产生的快速飞行的中子来维持链式裂变反应。
核能的成就虽然首先被应用于军事目的，但其后就实现了核能的和平利用，其中最重要也是最主要的是通过核电站来发电。
核电站已跻身电力工业行列，是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置，通过核反应堆实现核能与热能的转换。核反应堆的种类，按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子更容易引起铀235的裂变，因此热中子反应堆比较容易控制，大量运行的就是这种热中子反应堆。这种反应堆需用慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞，将快中子慢化成热中子。
早在20世纪50年代初，人类开始开发利用核能，诞生了核电站。经过30多年的发展，核电已是世界公认的经济实惠、安全可靠的能源。
截至1993年12月31日，全世界已有34个国家或地区的422座（堆）核电站正在运行，总装机容量为3.56235亿千瓦；正在建造的核电站有61座（堆），总装机容量为5586.6万千瓦。全世界1993年全年核发电总量为21817679GWh，核发电量占世界总发电量的17%以上。
核能是能源的重要发展方向，特别在世界能源结构从石油为主向非油能源过渡的时期，核能、煤炭和节能被认为是解决能源危机的主要希望。为此，各国都在大力发展核电。
然而特别令人担心的是，根据目前探明的有经济开采价值的铀矿储量，如果继续按现有速度建造眼下的热中子堆核电站，由于它只能利用铀资源的1%~2%，则要不了50年，
经济可采的铀矿也会耗尽。如果到那时，还不能脱离核裂变能利用的初级阶段，人类将可能面临新的能源危机。(www.chuimin.cn)
在能源新挑战面前，核科学家早已在寻找应战的武器，这就是已经过40多年研究开发的快中子增殖堆（简称快堆）核电站。有了它，相当于把铀资源的利用率提高了50~60倍，那样能源的供应将出现新的奇迹，在今后上千年内，人类完全可以靠快堆发电，保证有富足的能源可用。
快堆的最显著的特点是直接靠核裂变产生的快速飞行的中子来维持链式裂变反应。它以钚-239作燃料，“炉膛”里不设慢化剂，只有冷却剂（钠或氦）。在快堆中，每“烧掉”一个钚-239原子，能够使铀-238吸收中子后新生产出1.4个钚-239原子，这样在快堆中就出现了神话般的奇迹——核燃料越“烧”越多。这就是所谓的核燃料的增殖过程。
快堆开动起来之后，会不断地有铀-238吸收中子变成钚-239，经过一段时间后（例如15~20年），人们可以从“烧”过的核燃料“灰烬”中，提取出足以装备与自身功率一样大的新堆所需要的钚燃料，在此期间，快堆电站只要继续添加热堆中不能作燃料的铀-238贫料，而所得的电能却比热堆核电站还要多。人们把快堆誉为能发电的“核燃料生产厂”。
但需要指出的是，快堆技术至今尚未成熟，重要原因是快堆技术本身要比热堆复杂得多，尚有不少技术关键问题需要攻克。
此外，快堆的建造费用要比热堆大得多，现在快堆的造价要比同规模的热堆贵2~3倍。有人估计，当快堆的单堆功率超过200万千瓦时，经济上可能与热堆媲美。快堆必将是从热堆核电站向核聚变电站过渡的桥梁。
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