日期:[2023年10月18日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A13]
谈“核”色变？没必要！它早已融入生活
合理用“核”可以让生活更美好
提到“核”，大家会想到什么？是亦正亦邪的核工厂？还是令人望而生畏的核聚变……“核”这个看不见摸不着的未知能量，让人觉得神秘。其实，核是非常巨大的能量，可用来提供生产生活所需的能源，也可以对人体造成伤害和威胁。如今，核技术早已融入大众生活的方方面面，在工业、农业、医学、公共安全、环保治理等多个领域都得到了快速发展和广泛应用。
近日，山西省图书馆联合中核第七研究设计院有限公司一起举办的“核你在一起”科普展，就围绕核从哪里来、核燃料变身记、核电那些事儿、身边的核技术、核能是安全的等话题，带大家走进一个神秘的核世界。在这里，大家将认识安全清洁的核电，认识可以“为我所用”的核技术。
核从哪里来？
1千克铀-235释放出的热量，是1千克标准煤的270万倍
中学的物理学课堂上，我们就知道了，世界万物都由原子组成，而原子由原子核和电子组成。原子很小，50万个原子排列起来才相当于一根头发的直径。原子核更小，它是原子的核心部分，直径不及原子直径的万分之一。如果把原子比作一座宫殿，那么原子核只是其中的一粒黄豆。
别看原子核如此微小，它爆发出的能量却非常大。
铀、钚（bù）、氘（dāo）、氚（chuān）、锂、氦等都属于核燃料。1千克铀-235释放出的热量，是1立方米天然气的200万倍，是1千克标准煤的270万倍，是1升重油的198万倍。而氘、氚反应所释放的能量更大，是同等质量铀-235所放出能量的四倍。
那么如此微小的原子核，是如何爆发出巨大的能量的？这就要通过聚变和裂变了。
两个质量较轻的原子核在高温高压的条件下碰撞结合成一个较重的原子核并释放出巨大的能量，这就是聚变。太阳就是靠这种方式产生热量的。
一个质量较重的原子核，在中子的轰击下，分裂成两个或两个以上中等质量的原子核并释放出巨大的能量，就是裂变。
原子核发生聚变和裂变反应时释放出的巨大能量，就是原子能，也叫核能。
在前面提到的核燃料中，铀和钚易发生裂变反应，氘、氚、锂、氦等易发生聚变反应。
在自然界，核燃料的储量非常丰富。氘和锂主要藏在海水中，天然铀主要藏在地壳岩石中。氘在自然界的储量约为45万亿吨，锂在自然界的储量约为2000多亿吨，陆地上地壳中所含的铀总量达到6800万亿吨，但目前探明的可利用的铀储量，不足1000万吨。
什么是铀？
铀是一种稀有的放射性金属元素，是自然界最重的金属元素之一。铀矿物是指铀的天然化合物。世界上已发现200多种铀矿物，主要拥有铀矿的国家有中国、澳大利亚、加拿大、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦等。我国在北方形成了六大铀资源基地。在内蒙古发现国内最大规模的可地浸砂岩型铀矿床，该地区累计控制铀资源量已跻身世界级大矿行列。
如何开采铀矿？
铀矿开采，过去主要是地下或露天开采。近年来开发的地浸法，省去了很多工序。地浸法是通过打井，将化学物质从井中注入，并将铀矿层中的铀溶解后，将铀矿浆抽到地面，通过化学处理获得合格产品。中国这种技术基本实现无废水、无废渣和无废气。如今，新疆、内蒙古两个“二氧化碳+氧气”地浸采铀矿山已建成。我国是继美国之后的全球第二个掌握这种技术并实现工业化的国家。
核燃料变身记
核燃料燃烧，并不消耗重量
天然核燃料矿物，可以直接利用吗？其实是不可以的。以天然铀为例。铀在地壳中的平均含量仅为2.5%。按照我国现行的矿石划分标准，花岗岩、火山岩中铀的含量高于0.05%、砂岩中高于0.01%，就可称作工业铀化矿了。
铀化矿必须经过好几道工序，才能变成核电站可用的元件：
纯化去杂质。铀矿中有很多杂质和影响核反应的物质，必须提纯和精制，制成天然铀产品。
转化变形态。纯化过后的天然铀产品为了进行铀浓缩，必须将天然铀产品转化成可以反应的形态。
浓缩提浓度。天然铀浓缩需要分离铀同位素，可采用气体扩散法、离心法、激光法、喷嘴法、化学交换法、等离子体法等。
元件成“粮食”。将浓缩后的核燃料（即燃料芯块，相当于日常生活中所使用的煤球）装在锆合金管中，封装成燃料棒，再将燃料棒拼装成一个高近4m 的长方体。
核燃料在堆内发生核反应，经一定时间从堆内卸出且不再在该反应堆中使用，就是乏燃料。通俗来说，核燃料燃烧过后，就成了乏燃料，这个过程重量变化并不大。
不过乏燃料并不是核废料，其中还有很多可以利用的核素。把核素提取出来，可用于制作混合燃料元件、测试仪、光电池、离子感烟火灾探测器，可以进行工业探伤、医疗诊断。
核电那些事
核聚变能供人类使用数亿年
核电站是利用核能来大规模生产电力的发电站。目前，它通过受控核裂变燃烧核燃料来发电。从原理上讲，核电站实现了核能到热能再到电能的能量转换。
目前世界上常用的核电站堆型主要有压水堆、重水堆、沸水堆、气冷堆、快堆等。截至2022年7月，全球400多座反应堆中，压水堆占70.25%，重水堆占10.76%，沸水堆占 13.90%，气冷堆占2.06%，快堆占0.69%，其他堆型占2.34%。
其中，快堆可以将铀资源的利用率提高60倍，还可以焚烧压水堆产生的长寿命裂变产物，解决高放废物的最终处置。
目前，我国核电发展水平已经进入世界第一方阵，并成功建设快堆，成为世界上第八个成功建设快堆的国家。
核聚变发电是21世纪正在研究中的重要技术，可解决整个人类的能源问题。核聚变的原材料氘藏在海水中，每升海水中的氘聚变放出的能量，相当于燃烧300升汽油。根据海洋中氘资源总量估计，核聚变能供人类使用数亿年。目前，我国已加入ITER，建成并运行了中国环流器装置。
2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。
那核电有什么好处呢？
一座百万千瓦的燃煤电厂，每年要消耗300万吨煤，每天燃烧的煤大约需要40节火车皮运输，一年产生的废物总量超过300万吨。
而一座百万千瓦级核电站，每年只消耗30吨核燃料，只需要一辆重型卡车就可以运输。核电厂不排放任何温室气体，核电属于清洁能源。核电厂全寿期运行时间可以达到60年，是火电厂的两倍。
（下转14版）
近日，山西省图书馆联合中核第七研究设计院有限公司一起举办的“核你在一起”科普展，就围绕核从哪里来、核燃料变身记、核电那些事儿、身边的核技术、核能是安全的等话题，带大家走进一个神秘的核世界。在这里，大家将认识安全清洁的核电，认识可以“为我所用”的核技术。
核从哪里来？
1千克铀-235释放出的热量，是1千克标准煤的270万倍
中学的物理学课堂上，我们就知道了，世界万物都由原子组成，而原子由原子核和电子组成。原子很小，50万个原子排列起来才相当于一根头发的直径。原子核更小，它是原子的核心部分，直径不及原子直径的万分之一。如果把原子比作一座宫殿，那么原子核只是其中的一粒黄豆。
别看原子核如此微小，它爆发出的能量却非常大。
铀、钚（bù）、氘（dāo）、氚（chuān）、锂、氦等都属于核燃料。1千克铀-235释放出的热量，是1立方米天然气的200万倍，是1千克标准煤的270万倍，是1升重油的198万倍。而氘、氚反应所释放的能量更大，是同等质量铀-235所放出能量的四倍。
那么如此微小的原子核，是如何爆发出巨大的能量的？这就要通过聚变和裂变了。
两个质量较轻的原子核在高温高压的条件下碰撞结合成一个较重的原子核并释放出巨大的能量，这就是聚变。太阳就是靠这种方式产生热量的。
一个质量较重的原子核，在中子的轰击下，分裂成两个或两个以上中等质量的原子核并释放出巨大的能量，就是裂变。
原子核发生聚变和裂变反应时释放出的巨大能量，就是原子能，也叫核能。
在前面提到的核燃料中，铀和钚易发生裂变反应，氘、氚、锂、氦等易发生聚变反应。
在自然界，核燃料的储量非常丰富。氘和锂主要藏在海水中，天然铀主要藏在地壳岩石中。氘在自然界的储量约为45万亿吨，锂在自然界的储量约为2000多亿吨，陆地上地壳中所含的铀总量达到6800万亿吨，但目前探明的可利用的铀储量，不足1000万吨。
什么是铀？
铀是一种稀有的放射性金属元素，是自然界最重的金属元素之一。铀矿物是指铀的天然化合物。世界上已发现200多种铀矿物，主要拥有铀矿的国家有中国、澳大利亚、加拿大、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦等。我国在北方形成了六大铀资源基地。在内蒙古发现国内最大规模的可地浸砂岩型铀矿床，该地区累计控制铀资源量已跻身世界级大矿行列。
如何开采铀矿？
铀矿开采，过去主要是地下或露天开采。近年来开发的地浸法，省去了很多工序。地浸法是通过打井，将化学物质从井中注入，并将铀矿层中的铀溶解后，将铀矿浆抽到地面，通过化学处理获得合格产品。中国这种技术基本实现无废水、无废渣和无废气。如今，新疆、内蒙古两个“二氧化碳+氧气”地浸采铀矿山已建成。我国是继美国之后的全球第二个掌握这种技术并实现工业化的国家。
核燃料变身记
核燃料燃烧，并不消耗重量
天然核燃料矿物，可以直接利用吗？其实是不可以的。以天然铀为例。铀在地壳中的平均含量仅为2.5%。按照我国现行的矿石划分标准，花岗岩、火山岩中铀的含量高于0.05%、砂岩中高于0.01%，就可称作工业铀化矿了。
铀化矿必须经过好几道工序，才能变成核电站可用的元件：
纯化去杂质。铀矿中有很多杂质和影响核反应的物质，必须提纯和精制，制成天然铀产品。
转化变形态。纯化过后的天然铀产品为了进行铀浓缩，必须将天然铀产品转化成可以反应的形态。
浓缩提浓度。天然铀浓缩需要分离铀同位素，可采用气体扩散法、离心法、激光法、喷嘴法、化学交换法、等离子体法等。
元件成“粮食”。将浓缩后的核燃料（即燃料芯块，相当于日常生活中所使用的煤球）装在锆合金管中，封装成燃料棒，再将燃料棒拼装成一个高近4m 的长方体。
核燃料在堆内发生核反应，经一定时间从堆内卸出且不再在该反应堆中使用，就是乏燃料。通俗来说，核燃料燃烧过后，就成了乏燃料，这个过程重量变化并不大。
不过乏燃料并不是核废料，其中还有很多可以利用的核素。把核素提取出来，可用于制作混合燃料元件、测试仪、光电池、离子感烟火灾探测器，可以进行工业探伤、医疗诊断。
核电那些事
核聚变能供人类使用数亿年
核电站是利用核能来大规模生产电力的发电站。目前，它通过受控核裂变燃烧核燃料来发电。从原理上讲，核电站实现了核能到热能再到电能的能量转换。
目前世界上常用的核电站堆型主要有压水堆、重水堆、沸水堆、气冷堆、快堆等。截至2022年7月，全球400多座反应堆中，压水堆占70.25%，重水堆占10.76%，沸水堆占 13.90%，气冷堆占2.06%，快堆占0.69%，其他堆型占2.34%。
其中，快堆可以将铀资源的利用率提高60倍，还可以焚烧压水堆产生的长寿命裂变产物，解决高放废物的最终处置。
目前，我国核电发展水平已经进入世界第一方阵，并成功建设快堆，成为世界上第八个成功建设快堆的国家。
核聚变发电是21世纪正在研究中的重要技术，可解决整个人类的能源问题。核聚变的原材料氘藏在海水中，每升海水中的氘聚变放出的能量，相当于燃烧300升汽油。根据海洋中氘资源总量估计，核聚变能供人类使用数亿年。目前，我国已加入ITER，建成并运行了中国环流器装置。
2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。
那核电有什么好处呢？
一座百万千瓦的燃煤电厂，每年要消耗300万吨煤，每天燃烧的煤大约需要40节火车皮运输，一年产生的废物总量超过300万吨。
而一座百万千瓦级核电站，每年只消耗30吨核燃料，只需要一辆重型卡车就可以运输。核电厂不排放任何温室气体，核电属于清洁能源。核电厂全寿期运行时间可以达到60年，是火电厂的两倍。
（下转14版）
