核能

　　元旦剛過，中國科學界公布了一項令人興奮的消息：對核電的核廢料再生利用，從而使核電成為無窮無盡的能源，過去約束核電發展的抗爭可以有新的答案。
　　在全球范圍內，各國政府也視核電為主要的低碳能源，成為實現減排目標的主力軍。2015年全球核電裝機容量將達4 000萬千瓦，而到2020年則可以超越8 000萬千瓦，整個核電的未來10年總投資可能在1萬億元人民幣，單單設備方面就創造了5000億的市場。除新興國家需要大力發展核電外，傳統的西方發達國家盡管核電已經占不小份額，但并沒有停止興建核電的步伐。最近德國政府給核電站延壽，而瑞典國會也推翻了20多年前的全民公決，當年該公決要求逐漸廢棄核電站。因此，核電的潛力絕對是新能源中最大的。目前中國的在建核電裝機容量占全球在建核電裝機容量中的比例超過40％。
　　核能，最給力消息
　　
　　核能，是核裂變能的簡稱，是人類歷史上的一項偉大發現。50多年以前，科學家在一次試驗中發現鈾235原子核在吸收一個中子以后能分裂，在放出2～3個中子的同時釋放出-巨大的能量，這種能量比化學反應所釋放的能量大得多，這就是我們今天所說的核能。
　　核能的獲得途徑主要有兩種，即重核裂變與輕核聚變。核聚變要比核裂變釋放出更多的能量。例如相同數量的氘和鈾235分別進行聚變和裂變，前者所釋放的能量約為后者的3倍多。被人們所熟悉的原子彈、核電站、核反應堆等都是利用核裂變的原理。而要實現核聚變的條件要求很高，需要使氫核處于6 000攝氏度以上的高溫，才能使氫核具有足夠的動能實現聚合反應。
　　當今，全世界幾乎16％的電能是由441座核反應堆生產的，而其中有9個國家的40％多的能源生產來自核能。核能有巨大威力。1千克鈾原子核全部裂變釋放出來的能量，約等于2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。一座100萬千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運送這些核燃料只需10輛卡車：而相同功率的煤電站，每年則需要300多萬噸原煤，運輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反應釋放的能量則更巨大。據測算，1千克煤只能使一列火車開動8米：1千克裂變原料可使一列火車開動4萬千米：而1千克聚變原料可以使一列火車行駛40萬千米，相當于地球到月球的距離。
　　傳統的熱反應堆對天然鈾的利用率不到1％，使用率非常低。天然鈾中，僅有0.714％的鈾同位素——鈾-235，能夠在傳統熱反應堆中發生裂變反應釋放能量，而占天然鈾絕大部分的鈾238卻無法發生裂變反應。不過，鈾238在吸收中子后，經過幾次核衰變后，可以變成另一種可裂變的核材料——钚-239。只不過在傳統熱反應堆中，產生的钚-239的數量不足以抵償消耗的鈾-235。因此，傳統-熱反應堆運行一段時間后便會因為無法維持額定功率而更換核燃料，更換掉的“乏燃料”中含有大量的鈾238和钚-239。這些“乏燃料”原來還有90％多的有效成分而被丟棄，當然是-可惜的。钚-239屬于高放射性核廢料，它的半衰期長達2.4萬年。這些核廢料的儲存，令人頭痛不已，不但要花費錢財，而且會對我們可愛的家園帶來危險。
　　
　　新技術變廢為寶
　　
　　現在好了，新技術可使原來的核燃料有效利用率提高60倍，而且可循環使用。中國科學家在核研究上取得重大技術突破：實現了核動力堆中燃燒后的核燃料的鈾、钚材料回收。由于利用率的提高，相對較貧的鈾礦有了開采的價值。以目前探明的天然鈾儲量推測，新技術的推廣可以使原本50年就會枯竭的鈾資源，可持續利用3000年以上。就世界范圍而言，可采鈾資源將因此增加上千倍。
　　核電站發電，是通過核燃料在核反應堆中發生裂變反應，放出能量。和火力發電站要不斷加煤一樣，當核燃料維持不了一定的功率時，也需要更換。這些被換下來的核燃料組件，就叫做乏燃料。通俗地說，乏燃料類似于火力發電站中的“煤渣”。我國核燃料已經發展20多年，目前已經有13個建好的核電機組，每年都會產生大量的乏燃料組件，在沒有掌握這項技術之前，只有一個處理辦法——儲存起來。
　　有了新技術，科學家就可以把核燃料進行后處理，也就是通過一系列的化學過程把核電站沒燃燒完的核燃料，還有新產生的核燃料提出來，再制成核電所需要的燃料元件。循環利用的原理聽起來簡單，操作卻異常艱難。如何對這些有極強核輻射、對人體有致命傷害的元器件進行剪切、分離、提取、提純等等，每一步都是難題。經過24年的研究，中國科學家終于突破了全套技術體