公共基礎知識：科技常識之神秘的核能
工業(yè)革命以蒸汽機和內(nèi)燃機為動力，以化石能源為燃料給人類帶來了前所未有的物質(zhì)財富，而我們在愜意享受這些物質(zhì)財富的時候，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。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重要。在事業(yè)單位有關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歷程等知識點，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，有三種類型：一是通過核裂變反應，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，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，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準有很多，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，主要考察在不同分類標準下核能屬于什么能源，大家需要準確記憶。
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、風能、地熱能和海洋能。這些能源具有消耗之后可以恢復補充，很少產(chǎn)生污染的特點。廣義的清潔能源則包括在能源的生產(chǎn)、消費過程中，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，短時間內(nèi)無法再生，故核能是不可再生能源。
三、核能的應用
核能的應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用內(nèi)部發(fā)生的核反應形式和是否受控制，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式反應產(chǎn)生的能量進行發(fā)電的電站，核電站發(fā)電使用的核燃料主要是鈾。
核聚變應用主要有軍事用途的氫彈和可受控熱核聚變反應裝置(簡稱“人造太陽”)。氫彈就是利用氘氚原子核的聚變反應瞬間釋放巨大能量的，是不受控制的聚變能?？茖W家正在研究的受控熱核聚變反應裝置(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，氦元素隨著太陽風傳播出去，由于地球有大氣層和磁場，所以太陽風很難到達地球表面，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。而月球作為太陽風粒子的收集器，使月球的氦-3儲量達到一百萬噸，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，以費米教授為首的一批科學家在美國芝加哥大學建成了世界上第一座“人工核反應堆”。
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，我國在運核電機組54臺，在建核電機組23臺，在運在建核電機組總數(shù)為全球第二，我國兩大第三代核電技術：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合作項目。
【試題練習】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。以下有關核能及其利用的表述錯誤的是( )。
A.核能是一次能源
B.世界上第一座核反應堆出現(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、風能、地熱能、核能、潮汐能。核能屬于一次能源，A正確；1942年，在意大利科學家費米領導下設計和建造的第一座核反應堆在美國成功運行，這標志著原子能時代的開始。B正確；核能可通過三種核反應釋放：一是核裂變，較重的原子核分裂釋放結核能，當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選項國別對應錯誤；故本題正確答案為D。
【試題練習】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選項秦山核電站位于杭州灣，是中國第一座自主設計、建造和運營管理的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)運行；B選項田灣核電站1號機組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日反應堆首次達到臨界，2007年5月17日正式投入商業(yè)運行；C選項大亞灣核電站位于深圳東部大亞灣畔，是我國引進外資、設備和技術建設的第一座大型商用核電站，裝備兩套90萬千瓦壓水反應堆機組。該核電站于1985年興建，第1號、第2號機組先后于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)運行；D選項澳核電站是1994年2月大亞灣核電站第一臺機組勝利投產(chǎn)時，國務院決定興建的廣東第二座大型商用核電站。開工時間：1997年5月首臺商運時間：2002年5月。故本題答案為C。
