公共基礎(chǔ)知識：科技常識之神秘的核能
工業(yè)革命以蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，以化石能源為燃料給人類帶來了前所未有的物質(zhì)財(cái)富，而我們在愜意享受這些物質(zhì)財(cái)富的時(shí)候，卻不得不面對化石能源燃燒釋放的二氧化碳給人類帶來的氣候危機(jī)。因此減碳成為人類共識，核能作為目前唯一能夠取代化石燃料并大規(guī)模使用的清潔能源，對降低二氧化碳的排放至關(guān)重要。在事業(yè)單位有關(guān)核能的考題中會問及核能在不同能源分類中屬于什么能源，比如可不可再生、是否是清潔能源、核電站發(fā)電是核裂變還是核聚變和我國核電站建設(shè)歷程等知識點(diǎn)，在本篇文章中我給大家作以梳理。
一、核能的含義
核能是指由原子核里的核子(比如中子或質(zhì)子)在重新分配和組合過程中釋放出來的能量。而核子重新分配和組合過程，也稱其為核反應(yīng)，有三種類型：一是通過核裂變反應(yīng)，既較重的原子核在分裂過程中釋放能量；二是通過核聚變反應(yīng)，既較輕的原子核聚合在一起釋放出能量；三是通過核衰變反應(yīng)，既在原子核自發(fā)衰變過程中釋放出能量。
二、核能的分屬
我國對能源的分屬的界定標(biāo)準(zhǔn)有很多，因此核能的分屬也有所不同。這一塊知識也是我們核能在考試中的高頻考點(diǎn)，主要考察在不同分類標(biāo)準(zhǔn)下核能屬于什么能源，大家需要準(zhǔn)確記憶。
1.核能屬廣義上清潔能源
清潔能源，主要分為狹義和廣義兩種概念。狹義的清潔能源是指可再生能源，如水能、生物能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽堋＿@些能源具有消耗之后可以恢復(fù)補(bǔ)充，很少產(chǎn)生污染的特點(diǎn)。廣義的清潔能源則包括在能源的生產(chǎn)、消費(fèi)過程中，對生態(tài)環(huán)境低污染或無污染的礦產(chǎn)資源，如天然氣、清潔煤和核能等。由于核能會排放一些核廢料和熱污染，但是核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣會排放巨量的污染物質(zhì)及溫室氣體到大氣中，而且核能的效率極高，因此核能只是廣義上的清潔能源，而非狹義的清潔能源。
2.按技術(shù)成熟程度分類核能屬于新能源
一般來說，常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源，而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、且技術(shù)尚未成熟的能源。日本福島核電站事故仍然沒有得到有效解決，人造太陽核聚變發(fā)電技術(shù)還在探索之中，目前我們對核能的利用效率、安全性等各方面的技術(shù)還不算成熟，故核能屬于新能源。
3.按產(chǎn)生方式分類核能屬于一次能源
一次能源指人類可以從自然界當(dāng)中直接獲取的能源，例如煤炭、石油、天然氣等；二次能源是指無法直接從自然界獲取，需要由一次能源經(jīng)過轉(zhuǎn)化或加工制造而產(chǎn)生的能源，比如電能、氫能、汽油、柴油等。由于核能直接取自于地殼中的核物質(zhì)，雖有提煉但無質(zhì)的變化，所以是一次能源。
4.按再生能力分類核能屬于不可再生能源
可再生能源是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用的能源，例如水能、風(fēng)能、太陽能等能源；而不可再生能源指在自然界中經(jīng)過億萬年形成，短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源，例如煤炭、石油、天然氣、油頁巖等能源。核能是由核燃料得來的，核燃料鈾是礦產(chǎn)資源，短時(shí)間內(nèi)無法再生，故核能是不可再生能源。
三、核能的應(yīng)用
核能的應(yīng)用主要包括裂變能和聚變能，在考試中主要考察人類對核能應(yīng)用內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)形式和是否受控制，大家分類記憶即可。而核電站發(fā)展歷程，大家簡單記憶即可，經(jīng)常作為一道題的選項(xiàng)出現(xiàn)，需要大家判斷正誤。
目前，裂變能主要用于核電站發(fā)電和原子彈的制造，核電站就是利用核能裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電的電站，核電站發(fā)電使用的核燃料主要是鈾。
核聚變應(yīng)用主要有軍事用途的氫彈和可受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)裝置(簡稱“人造太陽”)。氫彈就是利用氘氚原子核的聚變反應(yīng)瞬間釋放巨大能量的，是不受控制的聚變能。科學(xué)家正在研究的受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)裝置(簡稱“人造太陽”)是可受控核聚變，核聚變可能成為未來的能量來源。在自然界中太陽內(nèi)部主要發(fā)生“氫氦核聚變”，氫元素通過核聚變形成氦元素，氦元素隨著太陽風(fēng)傳播出去，由于地球有大氣層和磁場，所以太陽風(fēng)很難到達(dá)地球表面，而且地球自身是不會生產(chǎn)氦-3的，所以地球的氦-3儲量很少。而月球作為太陽風(fēng)粒子的收集器，使月球的氦-3儲量達(dá)到一百萬噸，氦-3是一種十分高效的核聚變發(fā)電燃料，100噸氦-3就可以提供全世界一年的用電，因此氦-3被稱為“超級能源”。
1942年，以費(fèi)米教授為首的一批科學(xué)家在美國芝加哥大學(xué)建成了世界上第一座“人工核反應(yīng)堆”。
1954年6月27日，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站是前蘇聯(lián)建造的奧布靈斯克核電站。
1991年我國建成了第一座核電站是秦山核電站，位于浙江嘉興市海鹽縣。
1994年我國建成了第一座大型商用核電站是大亞灣核電站，也是我國首座使用國外資金和技術(shù)建造的核電站。其位于廣東深圳，由廣東核電投資公司與香港核電投資公司聯(lián)合建造運(yùn)營，其產(chǎn)生的電力80%提供給香港，20%提供給廣東。
截至2022年6月，我國在運(yùn)核電機(jī)組54臺，在建核電機(jī)組23臺，在運(yùn)在建核電機(jī)組總數(shù)為全球第二，我國兩大第三代核電技術(shù)：國和一號和華龍一號。江蘇省有一座核電站田灣核電站位于連云港市，是中俄兩國迄今為止最大的技術(shù)合作項(xiàng)目。
【試題練習(xí)】1.(單選)核能又稱原子能，是人類社會最具希望的未來能源之一。以下有關(guān)核能及其利用的表述錯(cuò)誤的是( )。
A.核能是一次能源
B.世界上第一座核反應(yīng)堆出現(xiàn)在美國
C.核能釋放的方式有三種：核裂變、核聚變、核衰變
D.英國建成并正式啟用世界上第一座核電站，這是人類和平利用核能的開始
【答案】D【解析】一次能源指的是自然界來就有的、以各種形式存在的能源，如化石能源、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑四堋⒊毕堋：四軐儆谝淮文茉矗?/span>A正確；1942年，在意大利科學(xué)家費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)下設(shè)計(jì)和建造的第一座核反應(yīng)堆在美國成功運(yùn)行，這標(biāo)志著原子能時(shí)代的開始。B正確；核能可通過三種核反應(yīng)釋放：一是核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)核能，當(dāng)前核電站能量釋放來自核裂變；二是核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)核能；三是核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。C正確；前蘇聯(lián)建成并正式啟用世界上第一座核電站——奧布寧斯克核電站，這是人類和平利用核能的開始。D選項(xiàng)國別對應(yīng)錯(cuò)誤；故本題正確答案為D。
【試題練習(xí)】2.(單選)我國第一座大型商用核電站是( )
A.秦山核電站
B.田灣核電站
C.大亞灣核電站
D.嶺澳核電站
【答案】C【解析】A選項(xiàng)秦山核電站位于杭州灣，是中國第一座自主設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營管理的300MW壓水堆核電站。1985年3月澆灌第一罐核島底板混凝土，1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電，1994年4月投入商業(yè)運(yùn)行；B選項(xiàng)田灣核電站1號機(jī)組1999年10月20日澆筑第一罐混凝土。2005年10月18日開始首次裝料，12月20日反應(yīng)堆首次達(dá)到臨界，2007年5月17日正式投入商業(yè)運(yùn)行；C選項(xiàng)大亞灣核電站位于深圳東部大亞灣畔，是我國引進(jìn)外資、設(shè)備和技術(shù)建設(shè)的第一座大型商用核電站，裝備兩套90萬千瓦壓水反應(yīng)堆機(jī)組。該核電站于1985年興建，第1號、第2號機(jī)組先后于1993年5月和11月開始裝入核燃料，并于1994年2月5日投入商業(yè)運(yùn)行；D選項(xiàng)澳核電站是1994年2月大亞灣核電站第一臺機(jī)組勝利投產(chǎn)時(shí)，國務(wù)院決定興建的廣東第二座大型商用核電站。開工時(shí)間：1997年5月首臺商運(yùn)時(shí)間：2002年5月。故本題答案為C。
