美国前国务卿基辛格曾说过：“谁控制了石油，就控制了世界；谁控制了粮食，就控制了人类；谁控制了货币，就控制了全球经济。”此言道出了人类文明运行的本质，不过石油是直到20世纪后在世界能源中代替煤炭跃居首位，才开启了油气时代的。但石油只是能源之一，能源才是控制世界的根本，从工业革命到今天的信息革命，所有根本性的变革，其基础皆是能源。而核能就是后油气时代的未来能源。

后油气时代的未来能源

核能，又称原子能，是通过核反应从原子核释放的能量，核反应释放方式有三种：一是核裂变，由较重的原子核分裂释放核能，如铀，1公斤铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤；二是核聚变，由较轻的原子核聚合在一起释放结核能，如氘、氚、锂等，1 公斤氢燃料，至少可以抵上4公斤铀燃料或1万吨优质煤燃料所释放的能量。三是核衰变，是由原子核自发衰变过程中释放能量。

核裂变

额外一提的是，科学家对月壤样品进行大量研究后发现，采用氦-3进行核聚变获取能量发电更加安全。同时认为月球上存在超过5亿吨的氦-3，而地球上氦-3特别少，总量仅有10-15吨，如果能够实现用氦-3作为替代能源开发核电，足够人类使用1万-5万年。或许这也是各大航天强国前赴后继探月、登月的目标之一。

言归正传。目前重元素的核裂变技术，已得到实际性的应用，那就是核电站。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料铀235在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽，进而再靠蒸汽推动汽轮机带动发电机一起旋转，最终产生电能，并通过电网送到四面八方的千家万户。

核电站反应堆的类型

世界上核电站常用的核反应堆类型有轻水堆、重水堆和改进型气冷堆及快堆等，但使用最广泛的是轻水堆。按产生蒸汽的过程不同，轻水堆可分成沸水堆核电站和压水堆核电站两类。压水堆是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型，以普通水作冷却剂和慢化剂。目前压水堆核电站占全世界核电总容量的60%以上。

而沸水堆与压水堆不同之处在于冷却水要保持在较低的压力（约为70个大气压）下，水通过堆芯变成约285℃的蒸汽，并直接被引入汽轮机，省去了容易发生泄漏的蒸汽发生器。不过压水堆由于是一回路和蒸汽系统分开，汽轮机不受放射性污染，容易维修。而沸水堆是堆内产生的蒸汽直接进入汽轮机，所以设计与维修都比压水堆麻烦一些。而日本福岛核电站就属于沸水堆核电站。

总之，轻水堆核电站最大优点就是结构和运行都比较简单，尺寸较小，造价也低廉，燃料也比较经济，兼顾了良好的安全性、可靠性与经济性。缺点也很明显，就是必须使用低浓铀，对天然铀的利用率较低，约为1%左右，相较之下，比重水堆多用50%以上的天然铀。目前全世界约16%的电能是由核反应堆生产的，有9个国家的40%多的能源生产来自核能。

当然，无论是轻水堆，还是重水堆，在铀资源利用率上远不如快堆。快堆，即快中子增殖反应堆的简称，主要由快中子引起裂变链式反应。通过快堆及其燃料循环可以将铀资源利用率提高到60%~70%，这样更贫的铀矿也值得开采，如此世界可采铀资源将提高千倍。而且核电站乏燃料中长寿命的稀有锕系核素、长寿命裂变产物和一般中短寿命的裂变废物，快堆可以予以嬗变，实现放射性废物的最小化。

如此，快堆就解决了核能可持续发展需要解决两个问题：铀资源的有限性、高放废物的处理和处置。不过快堆的技术难度极高，我国在1995年立项实验快堆工程后，2010年才实现首次临界，要建成商用快堆至少要等到2028年。届时我国一旦全面掌握成熟的快堆核技术，将彻底解决能源问题。

核电站的灾难--核泄露事故

依靠重元素的核裂变，核电站的核反应堆犹如长时间沸腾的高压锅，但若遇上人为操作疏失或机械故障，就可能引发核辐射物质外泄，酿成核泄漏辐射事故。核辐射是一种能量，是原子核从一种结构或能量状态向另一种结构或能量状态转变过程中所释放出来的微观粒子流或电磁波，如质子、中子、氦原子核、电子、光子等。而能产生核辐射的物质就是放射性物质。

核辐射有α、β和γ三种辐射形式，其中α辐射只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β辐射是高速电子，皮肤沾上后烧伤明显；γ辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。具有放射性的物质在宇宙、自然界都不少，不过大多数都危害性不大，只有核爆炸和核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地造成伤亡。

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所以会有人觉得核电站很危险，但实际上，核电站发生事故的概率相比其他电厂都是最低的。自商用核能发电于1950年代问世以来，全球已有443座核反应堆在世界30个国家和地区运转。近70年的核电发展史，只有三场举世骇然的核电事故给当地居民带来了巨大伤痛，那就是1979年的美国三哩岛事件、1986年的苏联切尔诺贝利事件和2011年的日本福岛核事故。

切尔诺贝利核电站

核事故的严重程度分为七个等级，最高为七级，认定标准就是大量核污染泄漏到核工厂以外，造成巨大健康和环境影响。这一级别历史上仅有两例，就是切尔诺贝利核事故和日本福岛核事故。其实，不管是切尔诺贝利核电站还是福岛核电站均属于上世纪60年代后期发展的第二代核电站。如今世界上正在运行的绝大部分核电站均属于第二代。

中国核动力科技馆内的等比例缩小的“华龙一号”核岛模型

上世纪90年代后，世界核电业界为了预防严重核事故进行研究后，美国和欧洲先后出台了更高标准的《先进轻水堆用户要求文件》（URD文件）、《欧洲用户对轻水堆核电站的要求》（EUR文件），于是国际上把满足这两个文件标准的核电机组称为第三代核电机组，其中代表就是美国西屋公司的AP1000和法国阿海珐公司的EPR技术。由于第三代核电技术难度很高，导致世界各国使用三代核电技术的装机数寥寥无几，只有少数核电强国才有。

华龙一号创造性地结合了非能动安全系统与能动安全系统，安全性达到了国际最高标准。

比如我国浙江三门和山东海阳就采用了美国西屋公司的AP1000技术；广东台山则采用法国阿海珐公司的EPR技术，而我国自主研发的“华龙一号”就采用第三代核电技术，满足了当前国际上对核电站的最高安全要求。同时据报道，中国已经在第四代先进核电技术方面取得积极进展，它能使核电站在任何情况下，都不会引发放射性物质大量泄露的事故，不会对人类的健康和环境造成影响。

华龙一号采用自主设计的177堆芯，相比国外核电技术的157堆芯体积更大，进一步增加了堆芯的可控性。

核辐射不能抛开剂量谈毒性

除核事故外，大众对核电站的放射性也是颇为担心。其实这里也存在一个误区，那就是放射性是无处不在的，不能抛开剂量谈毒性。核辐射又称放射性，辐射剂量的单位为希沃特(希)(Sv)，它代表了个人受到辐射照射的总伤害。每千克人体组织吸收1焦耳，为1希沃特。希是一个很大的单位，我们更常用的是毫希沃特(毫希)（mSv）。在日常工作中不接触核辐射性物质的人，正常环境下本底辐射(主要是空气中的氡)摄取量是每年2.4mSv。

金黄璀璨的钙铀云母矿石

据光明日报报道，生活在核电站周围的居民因核电站工作所带来的辐射每年平均为0.01毫希，相当于每天看两个小时电视受到的辐射量，而做一次胸透会受到0.3毫希的辐射，此外饮食、吸烟、乘飞机都会使人们受到辐照的影响。甚至还有不少天然矿石也每时每刻都在产生“核辐射”，如金黄璀璨的钙铀云母、碧绿晶莹的铜铀云母、绒球般“萌萌哒”的硅钾铀矿等，它们被不少矿石收藏家喜爱。

福岛第一核电站

故而，“放射性”、“核辐射”这两个似乎总跟核电站联系在一起，并让人谈之色变的词儿，其实倒也没有那么令人恐惧。只要不出现高等级的核泄漏事故，核电站在辐射方面是安全的，不会对大众的日常生活造成影响。

日本核电站分布图

这也是核电站选址为何格外谨慎，必须避开火山、地震断裂带，并且远离洪水、滑坡等各种自然灾害易发区的根本原因。但很可惜，作为“火山地震博物馆”的日本很难找到一块完美的太平之地。

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备注：本文是《石油与煤炭合集》的第13章，仅为一家之言，欢迎指正转发。另文中配图部分引自网络，如有版权私联请删。