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前方核能!是杀伤利器也是发电能手,它的“两副面孔”如何炼成?

3月15日,习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议,研究实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措。核电因其清洁、高效、灵活的特性,被作为绿色低碳能源体系中重要一员受到高度关注。据此,科技日报推出系列报道,解析核能核电的方方面面。

3月13日,中国自主三代核电技术“华龙一号”福清6号机组应急柴油发电机组启动成功;此前,“华龙一号”全球首堆中核集团福清核电5号机组正式投入商业运行,这标志着我国打破了国外核电技术垄断,正式进入核电技术先进国家行列。

从小小的原子核中迸发出的能量被人类寄予厚望。这种能量从何而来?它与核武器中爆发出的能量有何异同?在将它变成人类终极能源之前,我们还要迈过哪些技术难关?对此,科技日报记者采访了相关专家。

    核电与核武器“师出同源”

提起核能,很多人的第一反应是威力巨大的核武器。“核武器主要分为核裂变武器与热核武器两种,其中核裂变武器俗称原子弹,而热核武器俗称氢弹。”中国工程物理研究院(以下简称中物院)核物理与化学研究所李正宏研究员介绍,相比于氢弹,原子弹采用的核裂变反应的引发较为容易,只需要达到临界质量即可。


1964年10月16日15时,中国第一颗原子弹爆炸成功。这是爆炸后升起的蘑菇状烟云。图片来源:新华网

氢弹的能量主要来自于轻核材料的原子核聚变,这种轻核材料是氢的同位素氘和氚。李正宏说:“相比于核裂变,核聚变反应需要极高的温度、压力才能引发。热核武器的技术难度远大于核裂变武器,威力也相当惊人,苏联设计的大伊万氢弹的核爆当量达到了5800万吨,是广岛原子弹的3800多倍。”

可以看出,氢弹的威力远大于原子弹。这是否与核裂变和核聚变截然不同的原理有关?

作为一种特殊的武器装备,核武器的反应原理不会像一颗子弹那么简单。中物院核物理与化学研究所黄洪文研究员介绍,在核裂变反应中,重核原子(如铀-235)经中子撞击后,裂变成为两个较轻的原子,同时释放出数个中子。释放出的中子再去撞击其它的重核原子,从而形成连锁反应,使得裂变反应持续进行。

而在裂变反应中,通过吸收多余中子,维持中子数量平衡,裂变反应的速度能够得到控制,核裂变能就可以稳定释放。目前核电站采用的就是这种技术,“华龙一号”即为其代表。



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