1896年，亨利·貝克勒爾確認了天然放射性的發(fā)現(xiàn)，開啟了核能的發(fā)展史。他發(fā)現(xiàn)鈾鹽發(fā)出的輻射可以穿過紙板，使照相板變黑，并使空氣電離。這種輻射的特性開啟了一個新的研究領(lǐng)域。接著，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了釙和鐳，后者的放射性是鈾的數(shù)百萬倍。

然而，實際利用原子能的方法是由俄國著名科學(xué)家弗拉基米爾·弗納德斯基開發(fā)的，他是第一個將核能經(jīng)濟利用的人。早在1908年，弗爾納德斯基就提出，由于放射性可以提供熱能，因此具有實際應(yīng)用價值。于是，一種新型的、具有巨大潛力的能源被開發(fā)出來。當時在俄國和歐洲已經(jīng)有幾位科學(xué)家在從事放射性元素的研究，弗納德斯基證明了鐳在實際使用中的重要性。

弗拉基米爾·弗納德斯基

1910年秋，在弗爾納德斯基的建議下，科學(xué)院成立了一個鐳委員會，其中還包括戈利岑親王等高層管理人員和非常著名的院士別克托夫、卡爾平斯基和車爾尼雪夫。1910年12月29日，在俄羅斯科學(xué)院隆重的年會上，維爾納茨基宣讀了題為《鐳領(lǐng)域的今日任務(wù)》的計劃報告，他在報告中提出了整個地質(zhì)勘探和技術(shù)研究的計劃，并詳細介紹了尋找鈾礦石和控制原子衰變能量的技術(shù)路線。弗納德斯基在報告中說：“……現(xiàn)在擺在我們面前的是，在放射現(xiàn)象中原子能比人類想象中的所有動力來源大數(shù)百萬倍”(弗納德斯基 1954年)。與此同時，英國物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福發(fā)現(xiàn)了鈾核的α和β輻射，并確定質(zhì)子是一種獨立的基本粒子。他是第一個進行人工核反應(yīng)的人，該反應(yīng)是將氮轉(zhuǎn)化為放射性的氟，獲得穩(wěn)定的氧。盧瑟福的主要科學(xué)成就是革命性的建立了原子的模型。根據(jù)這個模型，粒子的質(zhì)量不是均勻分布在空間上的，幾乎所有的質(zhì)量都集中在一個帶正電荷的小區(qū)域內(nèi)。

他根據(jù)阿爾法粒子通過金箔的實驗結(jié)果得出這一結(jié)論。在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上，著名科學(xué)家尼爾斯·玻爾于1913年提出了一個類似氫原子的量子模型，即玻爾原子。盧瑟福創(chuàng)建了一所科學(xué)學(xué)院，其中詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，馬庫斯·奧立佛和保羅·哈特克發(fā)現(xiàn)了氦-3和氚，俄國科學(xué)家卡皮察制造了超強磁場，發(fā)現(xiàn)了液氦的超流動性。盧瑟福的學(xué)生中有量子力學(xué)的創(chuàng)始人尼爾斯·玻爾和蘇聯(lián)核武器的主要研制者之一卡里頓。第一次世界大戰(zhàn)期間，盧瑟福表示，希望在人們學(xué)會和平共處之前，不要掌控原子能。盧瑟福選擇了“尋求事物的第一原理”作為他的座右銘，一生都遵循這一原則。他于一年后去世，同年，奧托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)了鈾的中子誘導(dǎo)裂變，開啟了核武器和軍用核動力的道路。

從第一臺核鍋爐到核電站，核能利用的道路比原子彈的發(fā)明快得多。首座核電站需要可控的鏈式反應(yīng)。在這個反應(yīng)中，鋼制反應(yīng)堆被分割開來生產(chǎn)钚-239，它是鈾-238吸收中子過程中形成的。之后有了潛艇用的小型動力裝置。1951年，在美國愛達荷州的實驗基地，科學(xué)家們甚至成功發(fā)電，并點亮四個燈泡。

問題是，要運行一個在功率上可與火力發(fā)電廠(TPP)相媲美的成熟發(fā)電廠，需要完全不同的溫度和功率。必須在高熱流密度和高壓下進行熱交換，而這些問題一直沒有得到很好的研究。堆心燃料必須在高溫下運行而不被破壞，結(jié)構(gòu)材料必須能承受巨大的輻射負荷。

科學(xué)家?guī)鞝柷⊥蟹蚝投嗔性鸂柕玫搅酥С郑麄兘ㄔ煲粋€帶有管狀燃料元件的鈾-石墨反應(yīng)堆，其中使用非沸水作為冷卻劑。由于戰(zhàn)后資源短缺，反應(yīng)堆的設(shè)計裝機較低。當實驗人員尋找汽輪機組時，偶然發(fā)現(xiàn)了一臺廢棄的小型汽輪機。雖然只有6兆瓦左右，但它卻相當適合做實驗性的核電站。這臺汽輪機的最終決定了世界上第一臺核電站的功率。從1951年9月開始建設(shè)核電站的整個過程，就是一系列的實驗和測試的過程。通過觀察反應(yīng)堆的具體參數(shù)來分析可能出現(xiàn)的緊急情況，人們意識到最危險的是冷卻水的加注。如果冷卻管道被破壞，中子就會增加，功率開始增加。

戰(zhàn)后，蘇聯(lián)的幾個實驗室開發(fā)燃料棒，這是反應(yīng)堆最危險的區(qū)域。首先，燃料棒是以鋼管的形式制作的，在鋼管上安裝了鈾襯套。當純鈾被含9%鉬的合金取代后，危險性有所降低，使用壽命增加到幾百小時。然而，最成功的解決方案是將鈾鉬合金分散在鎂基體中。測試時，這種設(shè)計處理了熱流密度過高的問題。1954年5月初，科學(xué)家們開始在堆芯中裝入燃料。第一批完整的核燃料含有546公斤鈾，其中鈾-235的濃度為5%。試驗持續(xù)了一個半月，1954年6月26日下午5時45分，蒸汽供給汽輪機，世界上第一座核電站開始承擔(dān)工業(yè)負荷，發(fā)電機功率為1.5兆瓦。第一座核電站的成功，以其幾乎無限的資源潛力，讓人們對清潔能源產(chǎn)生了希望。

在蘇聯(lián)建立第一座核電站幾年后，英國的卡爾德霍爾核電站(1956年，45兆瓦)和美國的航運波克核電站(1957年，67兆瓦)開始運行。

卡爾德霍爾核電站

航運波克核電站

多年來，核電在全球能源中占據(jù)了至關(guān)重要的地位。事實上，革新核電站的設(shè)計、建造和運行方式是時代的需要。快中子反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展?jié)M足了一部分需求，如確保核電站的安全和核燃料的高效利用。而且，“快捷的能源”是解決核工業(yè)中涉及國家安全和環(huán)境保護問題的關(guān)鍵所在。首先，由于鈾在增殖核反應(yīng)中的利用率較高，其開采和貯存對環(huán)境有一定影響。國際上已采取措施，在可預(yù)見的將來會停止開采鈾。因為鈾可以從乏核燃料(SNF)和貧化六氟化鈾中生產(chǎn)，其儲量是比較充足的。其次，目前放射性廢物管理對環(huán)境的影響有所降低。放射性廢物需要昂貴的儲存設(shè)施，以確保其與環(huán)境隔離足夠長的時間，使其放射性衰減。育成器可以大大縮短乏核燃料所需的封存時間，減少潛在的危險。第三，從熱中子反應(yīng)堆的乏核燃料加工中獲得的钚也可以在育成器中進行處置。如果把钚作為放射性廢物儲存和最終處置，則需要采取特殊措施以確保安全，因此成本很高。所以，快速反應(yīng)堆的優(yōu)勢是顯而易見的。

如今，一個新的市場正在浮現(xiàn)，擁有核技術(shù)的國家可以提供技術(shù)和高科技設(shè)備。同時，在“快速”技術(shù)競賽中，先發(fā)國家有可能被中國或印度等發(fā)展中國家淘汰。因此，在核電產(chǎn)業(yè)方面，必須加快這方面的發(fā)展。現(xiàn)在的原子能是在冷戰(zhàn)時期創(chuàng)造的，當時核的能在生產(chǎn)能源的同時，主要任務(wù)是生產(chǎn)和積累核原料。這就是現(xiàn)有的基于鈾钚循環(huán)的核電站誕生的主要原因。其他一切，如放射性廢物和乏燃料的處理、儲存、核電站的退役、核材料擴散的風(fēng)險以及其他環(huán)境問題都是次要的。

我們應(yīng)該相信核電站是安全可靠的。在過去20年里，全世界新建核設(shè)施的數(shù)量有所下降，原因包括公眾對建設(shè)新的核電站的抵觸情緒，以及裝機容量過剩的情況，主要原因是電力市場競爭和許多現(xiàn)有核設(shè)施的經(jīng)濟性能低下。同時，東南亞、中東、非洲的許多發(fā)展中國家對發(fā)展核能態(tài)度猶豫。核能能否發(fā)展壯大，最終將取決于這些國家面臨的具體問題。事實上，沒有任何一種能源或產(chǎn)業(yè)能像核能一樣發(fā)展得如此迅速。1954年的世界上第一座5兆瓦的核電站投入使用，截至1980年1月1日，世界上約有80座容量為15000兆瓦的核電站獲得批準。

20世紀70年代初，由于電力需求的增長和1973-1974年石油輸出國組織(OPEC)國家實行的石油禁運引起的全球能源危機，導(dǎo)致能源價格上漲，進一步推動了全世界核電的發(fā)展。同時促進了公眾對核電的認識。

我們堅信，在可預(yù)見的未來，核能將是重要的替代能源。因此，直到1980年代中期，核能一直被認為是最有希望的能源，是應(yīng)對能源危機的最佳舉措。在短短的20年里(從1960年代中期到1980年代中期)，核電站生產(chǎn)的電力在全球所占的比例從幾乎為0增加到17%，在一些國家，這一比例甚至更高(法國約為80%)。

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