前方核能

2022年是世界上第一座人工核反应堆诞生80周年,公认的第一座核反应堆是芝加哥一号堆(Chicago Pile-1),简称CP-1。1942年,由物理学家费米领导的小组在芝加哥大学完成建设。 CP-1是个典型的零功率堆,也就是实验性质的反应堆。作为曼哈顿计划的一部分,这个反应堆的最重要的目的是证明链式核裂变理论,为核武器的实现奠定基础。 从现在的眼光来看,CP-1的结构粗糙得可怜,说简单点就是用石墨块和铀燃料块垒起来的一个球(大概能算是一个球),里面再插上一些控制棒。没有中子反射层,没有屏蔽层,更没有所谓的一回路、二回路。费米对它的评价是:一堆简陋的黑砖和木头,但CP-1的成功运行无疑有着划时代的意义,从这一刻起,人类真正开启了利用原子能的时代。 而且CP-1的很多工程设计,比如:使用石墨作为中子慢化剂;使用镉作为控制棒材料等等,现在的核反应堆还在沿用,不得不感叹费米真是理论实验两开花的超级天才。

自人类诞生以来,我们便从未停止过对能源的探索,煤炭、石油、天然气、太阳能、风能,归根结然而有一种例外,它是人类真正独立掌握的,生产能源的伟大技术。它如此伟大,甚至可以创造出太阳本身有人追捧它,为它奔走呼号,有人恐惧它,几乎谈之色变,放眼整个能源史,没有什么能源可以比它更高效,但似乎也没有什实际上,大多数人也并不了解它,片面的认知,造就了如今这般矛盾的现实。

那么,核能的真面目到底是什么?为了利用这1945年,伴随着一阵惊天巨响,万米高的蘑菇云腾空而起,日本广岛顷刻间沦为火海,人类首颗在实战中使用的原子弹引爆,核能,第一次向世这颗原子弹释放的能量,相当于一次里氏6级的地震,距爆炸中心7公里内的建筑被严重损毁,伤亡人员比例高达53%,但其中,只有不到1千克的燃料进行了反应。另外2011年3月11日下午14点46分,日本本州岛东海岸区域发生里氏9级地震,3月12日15时36分,1号机组反应堆厂房发生氢气爆炸。

这种从地球诞生之初起,铀就已经形成了,它与多种元素结合形成的矿物,往往呈现出绚丽的色彩,因此甚至一度被用作染色剂。然而,在美丽的外表之下,还有另一种看不见的“色彩”

直到1896年才被人类发,作为自然界中最重的元素,铀原子并不稳定,它的原子核会自动蜕变成另一种,质量更小、更稳定的原子核,这个过程被称为“衰变”,衰变会释放出热量以及各种射线,因此这种特性也被称为“放射性”,相比于释放射性,通过衰变实现不同元素间的转化,对渴望“点石成金”的人类来说,显然更具吸引力。

然而,原子数目衰减一半所花费的时间,即所谓的“半衰期”人们必须想方设法寻找其他途径,完成原子的改造,最常用的是,利用组成原子核的一种微小粒子,中子,作为“炮弹”轰击原子核,令其分裂成两个新核,实现“裂变”,核聚变即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。核裂变,又称核分裂,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。更重要的是,它还给我们带来了一个意外的“惊喜”,裂变后原子核质量减少,正如爱因斯坦的质能方在这个著名的方程中,由于光速的数值十分庞大,因此哪怕微小的质量变化,也会产生巨大的能量,这无疑是一个振奋人心的发现它意味着,如果人们能够驾驭这种能量,那么只需百余吨核燃料便可产生满足北京市一年的用电量


1991年12月15日,由我国自行设计、建造和运营管理的秦山核电站30万千瓦压水堆核电机组并网发电,实现了中国大陆核电零的突破。我国也因此成为世界上第七个能够自主设计建造核电站的国家。秦山核电站的建成,结束了中国大陆无核电的历史,实现了零的突破。标志着中国核工业的发展上了一个新台阶 。

尽管我们不知道,明天还有多少艰难的挑战,但回看核能,这段不到百年的发展历程,我们有理由相信,一个坎坷但注定光明的未来,正如诺贝尔和平奖获得者,阿尔贝特·施韦泽说的:“我忧心忡忡地看待未来,但仍满怀美好的希望。”核能亦如此

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页面更新:2024-04-28

标签:核能   控制棒   费米   核裂变   核反应堆   原子核   反应堆   中子   原子   能量

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