核能是人类历史上的一项伟大发现,这离不开物理学家们对原子核的探索,他们为核能的发现和应用奠定了基础。通过科学家的探讨我们知道,核能是人类最有希望利用的能源之一。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。其中,重元素的裂变技术出现时间虽然比轻元素聚变要晚一些,却己得到实际且越来越广泛的应用;而轻元素聚变由于实现受控的技术难度很大,目前仍处于实验阶段,还没有真正投入商业应用。
核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似,只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉,以核裂变能代替矿物燃料的化学能。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍),而所需要的燃料体积与火力电厂相比少很多。举例来说,核电厂每年要用掉50吨的核燃料,只要2个标准货柜就可以运载。如果换成燃煤,则需要515万吨,每天要用20吨的大卡车运705车才够。
核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年,苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦(电)。由于核浓缩技术的发展,到1966年,核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。
迄今,核能发电技术已经经过了四代发展。第一代以沸水堆为动力源,是核能发电的实验阶段。此后,美国三里岛核电站事故和前苏联切尔诺贝利核电站事故催生了第二代改进型核电站,其主要特点是增设了氢气控制系统、安全壳泄压装置等,安全性能得到显著提升。此前建设的所有核电站均为一代改进堆或二代堆,如日本福岛第一核电站的部分机组反应堆。我国运行的核电站大多为第二代改进型。第三代核电技术指满足美国“先进轻水堆型用户要求”(URD)和“欧洲用户对轻水堆型核电站的要求”(EUR)的压水堆型技术核电机组,是具有更高安全性、更高功率的新一代先进核电站。第四代核电是由美国能源部发起,并联合法国、英国、日本等9个国家共同研究的下一代核电技术。仍处于开发阶段,预计可在2030年左右投入应用。第四代核能系统将满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩散等基本要求。
我国是世界上少数拥有比较完整核工业体系的国家之一。为了推进核能的和平利用,上世纪七十年代,国务院做出了发展核电的决定,1984年第一座自主设计和建造的核电站--秦山核电站破土动工,至1991年12月15日并网成功。期间,还分别建成了浙江秦山二期核电站、浙江秦山三期核电站、广东大亚湾核电站、广东岭澳一期核电站和江苏田湾一期核电站等。进入新世纪,我国的核电开始迈入批量化、规模化的发展阶段。截止2010年10月,国家已核准34台核电机组,总装机容量达3692万千瓦,其中已开工在建机组26台,装机容量为2881万千瓦,在建规模居世界第一。我国具有完整自主知识产权的“华龙一号”核电机组已出口多个国家,成为我国实施核电“走出去”战略的重要标志。