核能技术是什么

核技术-技术简介

核技术通常包括核能技术、核动力技术、同位素技术、辐射技术、核燃料技术、核辐射防护技术等领域。

核技术是一项先进技术。在解决人类面临的能源和环境等重要问题中的作用日益明显。截至1993年底，核能发电已占世界总发电量的17%,而法国的核能发电量已占总发电量的70%以上。通过选用新堆型，提高安全性和降低建设造价，核能发电的贡献将不断增大，这对缓解能源危机无疑是一个重大的贡献。21世纪,人类开发新能源,广泛应用核技术将更为迫切，核能将是逐步代替化石能源的重要能源。21世纪中叶，受控核聚变技术可望从实验室走向实用，为人类提供取之不尽的干净能源。威力很大的核爆炸将为工程建设、改造环境和开发资源服务。核动力将在交通运输及星际航行等方面发挥更大的作用。核技术在其他领域中的应用也将进一步扩大。

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它通过核反应，使原子核在一瞬间爆发出巨大的能量。核能可以使用三种方法释放能量：

1.核裂变，较重的原子核分裂释放结核能。

2.核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结核能。

3.核衰变，原子核在自发衰变过程中释放能量。

1.发电

核电站通过消耗极少的核燃料，就可以产生大量的电能，并且生产成本也要比其他发电低20％。

而且，只要核燃料处理得当，就不会对环境造成一点污染，对于中国供电的需求是再好不过的了。

2.动力

核能被广泛使用于燃料的替代品，使用这种技术的有核动力潜艇、核动力航母、核动力飞机等等。

其原理是在上面搭建一个小型核反应堆，这样，它们的续航能力会大大增加。搭载这种技术的苏联核动力轰炸机图-119如果在核燃料满载的情况下可以以800千米每小时的速度不停绕地球80圈！

3.武器

核能通常被用于制造核裂变武器核弹或核聚变武器氢弹，准确来讲，核武器被分为四类氢弹、原子弹、中子弹、三相弹，其中，氢弹的威力最为强大。

世界上被引爆的最大核武器是苏联的大伊万，它重达26吨，约为5800万吨TNT当量，一位亲眼目睹爆炸的苏联军官这样描述了爆炸场景：被炸上天的尘埃将太阳遮掩起来，白天好像被它吞噬，黑暗随即席卷而来，震耳欲聋的爆炸声仿佛要把大地震出一道巨大的裂缝。

1.苏联切尔诺贝利核事故

1986年4月26日凌晨一点，位于现乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸，释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上！

根据估算，此事件造成的损失达到2000亿美元，仅次于福岛核事件，离核电站不远的普里皮亚季城因此被废弃。据统计有6-8万人陆续死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，居住在核电站方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。直到现在，这里仍是可怕的人类禁区。

2.日本福岛核泄漏事件

2011年3月11日，位于日本东北的太平洋爆发了里氏9.0级的大地震，地震造成了数十米的海啸，导致福岛第一核电站与福岛第二核电站收到严重影响。

其中，福岛第一核电站受到的影响尤为严重，导致核废料严重泄露，并对日本东北部沿海地区的基础设施和工业造成了巨大的破坏。20000余人死亡或失踪，数万福岛居民流离失所，上百万人的生活收到影响。近日，还有渔民在福岛海域发现了九足章鱼。

核能通常指原子核的能量，可以透过核聚变、核裂变或放射性核衰变释放出来。

核能也可以指：

核结合能，将原子核里的核子分开所需的能量

核势能，粒子在原子核里的势能

核动力（nuclear power）也称原子能或核能，使用持续的核裂变产生热和电

核技术，核能的应用，包括核动力、核医学、核武器

图中＋－号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特（qubit）

（名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特）

注：位元即比特

核能的利用是人类未来能源的一个重要希望，从目前的科学技术水平看，人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀；二是轻元素的聚变，如氘、氚。重元素的裂变技术，已得到实际应用；轻元素聚变技术，正在积极研制之中。不论是在核裂变反应的重元素铀，还是核聚变反应的轻元素氘、氚，在世界大洋中的储藏量都是巨大的。

海水中氘的含量为十万分之三，即1升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出来的能量等于300升汽油燃烧的能量，因此，人们用“1升海水＝300升汽油”这样的等式来形容海洋中核聚变燃料储藏的丰富。氚除了用作核武器的材料外，其他用途很多。氚最容易在高温条件下与氘实现核聚变反应，释放出巨大能量。

核能的利用是人类未来能源的一个重要希望，从目前的科学技术水平看，人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀；二是轻元素的聚变，如氘、氚。重元素的裂变技术，已得到实际应用；轻元素聚变技术，正在积极研制之中。不论是在核裂变反应的重元素铀，还是核聚变反应的轻元素氘、氚，在世界大洋中的储藏量都是巨大的。

海水中氘的含量为十万分之三，即1升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出来的能量等于300升汽油燃烧的能量，因此，人们用“1升海水＝300升汽油”这样的等式来形容海洋中核聚变燃料储藏的丰富。氚除了用作核武器的材料外，其他用途很多。氚最容易在高温条件下与氘实现核聚变反应，释放出巨大能量。

新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。

种类

洁净煤

采用先进的燃烧和污染处理技术和高效清洁的煤炭利用途径(如煤的气化与液化)，减少燃煤的污染物排放，提高煤炭利用率，已成为我国乃至全世界的一项重要的战略性任务。

太阳能

太阳向宇宙空间辐射能量极大，而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同，不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异，地面所接受到的太阳能平均值大致是:北欧地区约为每天每一平方米2千瓦/小时，大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦/小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1%。

地热能

据测算，在地球的大部分地区，从地表向下每深人100米温度就约升高3℃，地面下35公里处的温度约为1100℃一1300℃，地核的温度则更高达2000℃以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量，约相当于燃烧370亿吨煤所释放的热量。如果只计算地下热水和地下蒸汽的总热量，就是地球上全部煤炭所储藏的热量的1700万倍。

现在地热能主要用来发电，不过非电应用的途径也十分广阔。世界_L第一座利用地热发电的试验电站于1904年在意大利运行。地热资源受到普遍重视是本世纪60年代以后的事。目前世界上许多国家都在积极地研究地热资源的开发和利用。地热能主要用来发电，地热发电的装机总容量已达数百万千瓦。

我国地热资源也比较丰富，高温地热资源主要分布在西藏、云南西部和台湾等地。

核能

核能与传统能源相比，其优越性极为明显。1公斤铀235裂变所产生的能量大约相当于2500吨标准煤燃烧所释放的热量。现代一座装机容量为100万千瓦的火力发电站每年约需200一300万吨原煤，大约是每天8列火车的运量。同样规模的核电站每年仅需含铀235百分之三的浓缩铀28吨或天然铀燃料150吨。所以，即使不计算把节省下来的煤用作化工原料所带来的经济效益，只是从燃料的运输、储存上来考虑就便利得多和节省得多。据测算，地壳里有经济开采价值的铀矿不超过400万吨，所能释放的能量与石油资源的能量大致相当。如按目前速度消耗，充其量也只能用几十年。不过，在铀235裂变时除产生热能之外还产生多余的中子，这些中子的一部分可与铀238发生核反应，经过一系列变化之后能够得到怀239，而怀239也可以作为核燃料。运用这些方法就能大大扩展宝贵的铀235资源。

目前，核反应堆还只是利用核的裂变反应，如果可控热核反应发电的设想得以实现，其效益必将极其可观。核能利用的一大问题是安全问题。核电站正常运行时不可避免地会有少量放射性物质随废气、废水排放到周围环境，必须加以严格的控制。现在有不少人担心核电站的放射物会造成危害，其实在人类生活的环境中自古以来就存在着放射性。数据表明，即使人们居住在核电站附近，它所增加的放射性照射剂量也是微不足道的。事实证明，只要认真对待，措施周密，核电站的危害远小于火电站。据专家估计，相对于同等发电量的电站来说，燃煤电站所引起的癌症致死人数比核电站高出50一1000倍，遗传效应也要高出100倍。

海洋能

海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能等，这些都是可再生能源。

海水的潮汐运动是月球和太阳的引力所造成的，经计算可知，在日月的共同作用下，潮汐的最大涨落为0.8米左右。由于近岸地带地形等因素的影响，某些海岸的实际潮汐涨落还会大大超过一般数值，例如我国杭州湾的最大潮差为8一9米。潮汐的涨落蕴藏着很可观的能量，据测算全世界可利用的潮汐能约109千瓦，大部集中在比较浅窄的海面上。潮汐能发电是从上世纪50年代才开始的，现已建成的最大的潮汐发电站是法国朗斯河口发电站，它的总装机容量为24万千瓦，年发电量5亿度。我国从50年代末开始兴建了一批潮汐发电站，目前规模最大的是1974年建成的广东省顺德县甘竹滩发电站，装机容量为500。千瓦。浙江和福建沿海是我国建设大型潮汐发电站的比较理想的地区，专家们已经作了大量调研和论证工作，一旦条件成熟便可大规模开发。

大海里有永不停息的波浪，据估算每一平方公里海面上波浪能的功率约为10x104至20x104千瓦。70年代末我国已开始在南海上使用以波浪能作能源的浮标航标灯。1974年日本建成的波浪能发电装置的功率达到100千瓦。许多国家目前都在积极地进行开发波浪能的研究工作。

海流亦称洋流，它好比是海洋中的河流，有一定宽度、长度、深度和流速，一般宽度为几十到几百海里之间，长度可达数千海里，深度约几百米，流速通常为1一2海里/小时，最快的可达4?5海里/小时。太平洋上有一条名为"黑潮"的暖流，宽度在100海里左右，平均深度为400米，平均日流速30一80海里，它的流量为陆地上所有河流之总和的20倍。现在一些国家的海流发电的试验装置已在运行之中。

水是地球上热容量最大的物质，到达地球的太阳辐射能大部分都为海水所吸收，它使海水的表层维持着较高的温度，而深层海水的温度基本上是恒定的，这就造成海洋表层与深层之间的温差。依热力学第二定律，存在着一个高温热源和一个低温热源就可以构成热机对外作功，海水温差能的利用就是根据这个原理。上世纪20年代就已有人作过海水温差能发电的试验。1956年在西非海岸建成了一座大型试验性海水温差能发电站，它利用20℃的温差发出了7500千瓦的电能。

超导能

超导储能是一种无需经过能量转换而直接储存电能的方式，它将电流导入电感线圈，由于线圈由超导体制成，理论上电流可以无损失地不断循环，直到导出。目前，超导线圈采用的材料主要有铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn)超导材料、铋系和钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料等，这些材料的共同特点是需要运行在液氦或液氮的低温条件下才能保持超导特性。因此，目前一个典型的超导磁储能装置包括超导磁体单元、低温恒温以及电源转换系统等。

超导磁储能具有能量转换效率高(可达95%)、毫秒级响应速度、大功率和大容量系统、寿命长等特点，但与其它技术相比，超导储能系统的超导材料及维持低温的费用较高。未来要实现超导磁储能的大规模应用，仍需在发展适合液氮温区运行的MJ级系统的超导体，解决高场磁体绕组力学支撑问题，与柔性输电技术结合，进一步降低投资和运行成本，分布式超导磁储能及其有效控制和保护策略等方面开展研究。

核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。核能是人类最具希望的未来能源之一。人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研究之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。可用作能源的核反应，目前主要有重元素原子核(铀－235、铀－233、钚－239、钍)的裂变反应和轻元素(氘、氚)原子核的聚变反应两大类。核裂变是1942年首次点火实现的，可控核聚变许多国家正在紧张的研究之中，至今尚未实现。所以说，可控核聚变被认为属于下一世纪的能源。核衰变是放射性核素自发地释放射线和能量，最终转化为其他稳定核素的过程。放射性核素在进行核衰变的时候，根据核素的性质可能放射出α射线、β射线、γ射线以及俘获电子等。由於一个原子的衰变是自然地发生，即不能预知何时会发生，因此会以机会率来表示。每颗原子衰变的机率大致相同，做实验的时候，会使用千千万万的原子。当原子开始发生衰变，其数量会越来越少，衰变的速度也会因而减慢。例如一种原子的半衰期为一小时，一小时后其未衰变的原子会剩下原来的二分一，两小时后会是四分一，三小时后会是八分一。