MACROBUTTONMTEditEquationSection2方程段1节1核能的和平利用20世纪是人类文明迅猛发展的重要阶段，但这种发展主要依赖无节制地开发利用煤、石油、天然气等化石燃料的自然资源。而这些有限的、不能再生的自然资源无法长期满足日益增长的世界能源需求。据美国石油业协会估计，地球上尚未开采的原油储藏量已不足2万亿桶，可供人类开采的时间不超过100年，石油和天然气将在21世纪末趋于枯竭。尽管煤炭资源相对比较丰富，据世界能源大会提供的资料，世界煤炭的探明可采储量约为9.842×1011t，但也只可供人类开采200余年。到2500年左右化右资源将消耗治尽。在人们将这些化右资源转换成能源并加以利用的同时，也给地球上的生态环境造成了严重破坏，使人类生存空间受到了极大的威胁。如人类大量消耗的有机矿物，每年向大气排放的二氧化碳多达2.10×1010t，并随着工业的快速发展呈明显上升趋势，而且还伴随有其它有毒物质SO2、NOx产生，给人类的生存环境带来了巨大的灾难。随着世界经济的迅速发展，能源生产与消费之间、能源与环境之间的盾越来越大，有限的能源储量已无法满足人类日益增涨的需求，能源形势越来越严峻。为了应对能源供应紧张和能源消耗过程中带来的生态环境恶化等情况，应充分利用现有传统能源、研究节能新技术、积极开发新能源，开展能源与环境的关系研究。新能源是相对于传统能源而言的，通常是指核能（裂变能和聚变能）、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、海水温差发电等。此外，对于能提高能源利用效率和改变其使用方式的技术如磁流体发电、煤的汽化和液化等，则是新的能量转换技术，也属于新的能源技术范畴。当今，石油价格的上涨和料技的进步，促进了新能源的开发和利用尽管风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、海水温差发电等绿色能源越来越引起科学家们的重视，但是，上述这些能源由于受地理位置、气候条件等诸众多因素限制，很难在短期内实现大规模的工业生产和应用。自前，只有核能才是一种可以大规模使用且安全经济的能源。核能主要有两种，即核裂变能和核聚变能。它们的可利用资源非常丰富，其中可开发的核裂变燃料资源（含针）可使用上干年，核聚变资源可使用几亿年。裂变核能至今已有了很大发展。由于核裂变发电用核燃料的生产及发电过程中产生的核废物危害性较大，相对于核裂变，核聚变更清洁，因此，科学家们普遍看好的是利用可控核聚变反应所释放的巨大能量来产生电能。核聚变发电目前仍处于研究开发中。目前，世界上许多国家和地区都在大力发展核裂变发电，并积极开展国际合作，促进核聚变发电的实现。本章将简单介绍核能的来源、类型及核能的非军事应用。第一节核能的来源及核能发电的特点众所周知，原子核是由中子和质子组成的。一个原子的质量应该等于组成它的基本粒子的质量的总和。但是，实际上并不是这样简单。通过精密的实验测量，人们发现，原子核的质量总是小于组成它的质子和中子质量之和。例如，氨原子核是由2个质子和2个中子组成，外面有2个电子。氨原子的质量应该是：mHe=2m质子+2m中子+2m电子=2×1.00728+2×1.00867+2×0.00055=4.033u其中，u为质量单位，1u=1.66×10-24克。但经实验测得的氨原子的质量mHe=4.00260u，比组成它的基本粒子总质量少了0.0304u；再如238U的原子，它的核由92个质子和146个中子组成，核外有92个电子。这些粒子的质量加在一起应该是239.986u。但直接测量得的238U的原子质量却是238.051u，少了1.935u。像上述这种质量减少现象在其它原子核中同样存在。人们将这种现象称为“质量号损。根据爱因斯坦的质能关系式E=mc2，核反应过程中质量的减少，必然伴随着能量的放出，即>E=△mc2。这种由若干质子、中子等结合成原子核的时候放出的能量，叫做原子核的结合能，即核能。一般化学反应仅是原子与原子之间结合关系的变化，原子核结构并不发生改变。由于核子间的结合力比原子间结合力大得多，所以核反应的能量变化比化学反应要大几百倍。如用4g氢完全燃烧时放出的热量大约可以把1kg水烧开，而在合成4g氨原子的核反应中，放出的热量可以把5.0×103水烧开，两者释放出的热相差达到五百方倍：再如1kg235U裂变时可放出相当于2.7×103t标准煤的能量；1kg氙发生聚变反应所放出的能量更大，相当1.1×104t标准煤或8.6×103t汽油燃烧后的热量。核能包括核裂变能、核聚变能、核素衰变能等。其中主要的核能形式为核裂变能和核聚变能。核裂变能是重元素（铀或针等）在中子的轰击下，原子核发生裂变反应时放出的能量：核聚变能是轻元素（氛和氰）的原子核发生聚变反应时放出的能量。下面主要介绍这两种核能形式的产生。一、核裂变能某些重核原子如235U等，在热中子的轰击下，原子核发生裂变反应，产生质量相差不多的两种核素和几个中子，并释放出大量的能量。以235U为例：9U+n?5Ba+3Kr+2n+200Mel(9-1)据测算，1kg235U全部裂变后释放出的能量，相当于2.7×103标准煤完全燃烧放出的化学能。在不加控制的链式反应中，从一个原子核开始裂变放出中子，到该中子引发下一代原子核的裂变，只需一纳秒（10-9s）时间。在非常短的时间以及有限空间内，核裂变所放出巨大的能量必然会引起剧烈地爆炸。原子弹就是根据这种不加控制的链式反应的原理制成的。通过链式反应的控制，使核裂变能缓缓地释放出来，可用于直接供热或发电等。核裂变电站就是利用可控核裂变来发电的。产生核裂变能所使用的核材料主要是235U、239Pu。235U在天然铀中的丰度只有0.7%左右。232Th、238U等尽管在自然界中丰度高、贴量大，并不能直接用于核裂变能的生产，但这些易增殖材料可以在快中子作用下通过核反应转变为233U、239Pu等易裂变的优质核燃料，从而大大提高资源的利用率。仅就现在已经探明的贮量也足以用到核聚变能和太阳能取代核裂变能的时代。二、核聚变能核聚变是由两个或多个轻元素的原子核，如氢的同位素氛（H）或氙（H）的原子核，聚合成一个较重的原子核的过程。在这个过程中，由于某些轻元素如氛在聚变时质量亏损较核裂变反应时大，根据E=mc2，核聚变反应将会放出更多的能量。聚变反应有很多种，较易实现的有以下几种，并均已在实验室中观察到放能现象D +D2He+#+3.25MeD+D?T+p+4.00MevT +D.7*He +#+17.6.MeFHe+D?He+p+18.3Mel"Li+D72'He+22.4MeLi+p?2'He+17.3Mer
MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程段 1 节 1核能的和平利用 20世纪是人类文明迅猛发展的重要阶段，但这种发展主要依赖无节制地开发利用煤、石油、天然气等化石燃料的自然资源。而这些有限的、不能再生的 自然资源无法长期满足日益增长的世界能源需求。据美国石油业协会估计，地球上尚未开采的原油储藏量已不足2万亿桶，可供人类开采的时间不超过 100年，石油和天然气将在21世纪末趋于枯竭。尽管煤炭资源相对比较丰富，据世界能源大会提供的资料，世界煤炭的探明可采储量约为9.842×1011t， 但也只可供人类开采200余年。到2500年左右化石资源将消耗殆尽。在人们将这些化石资源转换成能源并加以利用的同时，也给地球上的生态环境造成 了严重破坏，使人类生存空间受到了极大的威胁。如人类大量消耗的有机矿物，每年向大气排放的二氧化碳多达2.10×1010t，并随着工业的快速发展呈 明显上升趋势，而且还伴随有其它有毒物质SO2、NOx产生，给人类的生存环境带来了巨大的灾难。 随着世界经济的迅速发展，能源生产与消费之间、能源与环境之间的矛盾越来越大，有限的能源储量已无法满足人类日益增涨的需求，能源形势越来越 严峻。为了应对能源供应紧张和能源消耗过程中带来的生态环境恶化等情况，应充分利用现有传统能源、研究节能新技术、积极开发新能源，开展能源 与环境的关系研究。 新能源是相对于传统能源而言的，通常是指核能（裂变能和聚变能）、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、海水温差发电等。此外，对于能提 高能源利用效率和改变其使用方式的技术如磁流体发电、煤的汽化和液化等，则是新的能量转换技术，也属于新的能源技术范畴。当今，石油价格的上 涨和科技的进步，促进了新能源的开发和利用。 尽管风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、海水温差发电等绿色能源越来越引起科学家们的重视，但是，上述这些能源由于受地理位置、气候条 件等诸众多因素限制，很难在短期内实现大规模的工业生产和应用。目前，只有核能才是一种可以大规模使用且安全经济的能源。核能主要有两种，即 核裂变能和核聚变能。它们的可利用资源非常丰富，其中可开发的核裂变燃料资源（含钍）可使用上千年，核聚变资源可使用几亿年。裂变核能至今已 有了很大发展。由于核裂变发电用核燃料的生产及发电过程中产生的核废物危害性较大，相对于核裂变，核聚变更清洁，因此，科学家们普遍看好的是 利用可控核聚变反应所释放的巨大能量来产生电能。核聚变发电目前仍处于研究开发中。目前，世界上许多国家和地区都在大力发展核裂变发电，并积 极开展国际合作，促进核聚变发电的实现。 本章将简单介绍核能的来源、类型及核能的非军事应用。 第一节 核能的来源及核能发电的特点 众所周知，原子核是由中子和质子组成的。一个原子的质量应该等于组成它的基本粒子的质量的总和。但是，实际上并不是这样简单。通过精密的实验 测量，人们发现，原子核的质量总是小于组成它的质子和中子质量之和。例如，氦原子核是由2个质子和2个中子组成,外面有2个电子。氦原子的质量应 该是： mHe＝2m质子＋2m中子＋2m电子＝2×1.00728＋2×1.00867＋2×0.00055=4.033u 其中，u为质量单位，1u=1.66×10-24克。 但经实验测得的氦原子的质量mHe= 4.00260u，比组成它的基本粒子总质量少了0.0304u；再如238U的原子，它的核由92个质子和146个中子组成，核 外有92个电子。这些粒子的质量加在一起应该是239.986u。但直接测量得的238U的原子质量却是238.051u，少了1.935u。 像上述这种质量减少现象在其它原子核中同样存在。人们将这种现象称为"质量亏损"。 根据爱因斯坦的质能关系式E＝mc2，核反应过程中质量的减少，必然伴随着能量的放出，即△E=△mc2。这种由若干质子、中子等结合成原子核的时候 放出的能量，叫做原子核的结合能，即核能。 一般化学反应仅是原子与原子之间结合关系的变化，原子核结构并不发生改变。由于核子间的结合力比原子间结合力大得多，所以核反应的能量变化比 化学反应要大几百倍。如用4g氢完全燃烧时放出的热量大约可以把1kg水烧开，而在合成4g氦原子的核反应中，放出的热量可以把5.0×103t水烧开，两 者释放出的热相差达到五百万倍；再如1kg235U裂变时可放出相当于2.7×103t标准煤的能量；1kg氚发生聚变反应所放出的能量更大，相当1.1×104t标 准煤或8.6×103t汽油燃烧后的热量。 核能包括核裂变能、核聚变能、核素衰变能等。其中主要的核能形式为核裂变能和核聚变能。核裂变能是重元素（铀或钍等）在中子的轰击下，原子核 发生裂变反应时放出的能量；核聚变能是轻元素（氘和氚）的原子核发生聚变反应时放出的能量。下面主要介绍这两种核能形式的产生。 一、核裂变能 某些重核原子如235U等，在热中子的轰击下，原子核发生裂变反应，产生质量相差不多的两种核素和几个中子，并释放出大量的能量。以235U为例： （9-1） 据测算，1kg235U全部裂变后释放出的能量，相当于2.7×103t标准煤完全燃烧放出的化学能。在不加控制的链式反应中，从一个原子核开始裂变放出中 子，到该中子引发下一代原子核的裂变，只需一纳秒（10-9s）时间。在非常短的时间以及有限空间内，核裂变所放出巨大的能量必然会引起剧烈地爆 炸。原子弹就是根据这种不加控制的链式反应的原理制成的。通过链式反应的控制，使核裂变能缓缓地释放出来，可用于直接供热或发电等。核裂变电 站就是利用可控核裂变来发电的。 产生核裂变能所使用的核材料主要是235U、239Pu。235U在天然铀中的丰度只有0.7％左右。232Th、238U等尽管在自然界中丰度高、贮量大，并不能 直接用于核裂变能的生产，但这些易增殖材料可以在快中子作用下通过核反应转变为233U、239Pu等易裂变的优质核燃料，从而大大提高资源的利用 率。仅就现在已经探明的铀贮量也足以用到核聚变能和太阳能取代核裂变能的时代。 二、核聚变能 ）或氚（ ）的原子核，聚合成一个较重的原子核的过程。在这个过程中，由于某些轻元素如氘在聚变时质量亏损较核裂变反应时大，根据E=mc2，核聚变反应将 会放出更多的能量。 聚变反应有很多种，较易实现的有以下几种，并均已在实验室中观察到放能现象： 核聚变是由两个或多个轻元素的原子核，如氢的同位素氘（
(9-2)如原子弹一样，如果对聚变反应不加以控制，氢的同位素氛（D）、氛（T）发生核聚变反应时瞬间释放出大量的热，从而产生爆炸。氢弹就是利用这个原理来制造的。氢弹的爆炸是一种不可控制的释能过程，整个过程持续时间非常短，仅为百万分之几秒。而作为一种能源，人们期望聚变反应能在人工控制下缓慢、持续地发生，并把所释放的能量转化为电能输出。这种人工控制下发生的核聚变过程被称为受控核聚变。由于氛、焦聚变时释放的能量巨大、聚变反应产物放射性污染小、聚变堆安全性好，以及亢的来源丰富等特点，氢材料是一种非常理想的核聚变材料。三、核能发电的特点核能发电是目前世界上和平利用核能最重要的途径。无论从经济还是从环保角度而言，核能发电都具有许多明显的优势核能资源丰富、能量密度高产生核能所需的、针及气、靠等资源在地球上的储量十分丰富。地球上已探明的核裂变燃料，即轴矿和针矿资源，按其所含能量计算，相当于有机燃料的20倍。自然界中每吨海水或河水中均含有30g氛，据估计全球的海水中大约含有2.34×1013坑，可大量提取。此外，这些核资源每单位资源产生的能量巨大。如1t金属铀裂变所产生的能量相当于2.7×106t标准煤所产生的能量；1坑聚变产生的能量相当于1.1×107标准煤。1t海水就可以顶替33t标准煤。因此，核能的利用空间非常大，特别是在核聚变电站建成后，由于地球上存在着大量可以利用的氛等聚变资源，人类将不再为能源问题所困扰。核电是清洁能源，有利于保护环境石油、煤等有机燃料燃烧后向外部环境释放大量煤渣、烟尘和硫、氮、碳等氧化物，以及汞、镉、三四苯并花等致癌物质，这些物质不仅直接危害人体健康和农作物生长，还导致酸雨和温室效应，对全球生态平衡破坏较大。由于核裂变电站是严格按照国际上公认的安全和卫生规范进行设计的，并且对放射性废物按照尽力回收储存、不往环境排放的原则进行严格的回收处理。因此，核电站向环境排放的只是极少量经处理、符合相应排放标准的残余尾气和废水。核电站数十年的运行经验表明，每发1.0×1011kW-h（相当于3.6×1014J）电，核电产生的放射性排放总剂量平均为1.2Sv，而烧煤电站的灰渣中放射性物质总剂量则为3.5Sv。可见即使仅从放射性排放角度看，核裂变电也比火电小。核聚变电站则几乎不产生放射性废物。从性价比上来讲，核电要优于火电火力发电的成本主要包括发电厂的建造折旧费，石油、煤等有机燃料费。火电厂的燃料费占发电成本的40%~60%。由于核裂变电厂特别考究安全和质量，所以它的建造费一般比火电厂高出30%～50%，但它的燃料费只占发电成本的20%30%，比火力发电低。在西方发达国家，核裂变电的成本跟煤电比较，假如核电成本为1，则火电成本高达1.5~1.7。国外经验证明，总体上来算，核裂变电厂的发电成本要比火电厂低15%~50%。由于煤和石油都是化学工业和纺织工业的宝贵原料，可用来制造各种成纤维、合成橡胶、合成肥料、塑料、染料、药品等。它们在地球上的蕴藏量是有限的，作为原料，它们要比仅作为燃料的价值高得多。因此以核燃料代替煤和石油，有利于现有资源的合理利用。在充分利用核能时，我们也应该注意到核裂变电站所带来的危害：1）热污染排出的热水会对附近的海域生态造成影响；2）核废料处理核废料处理一直是一个难解之题，尤其是高放废物的处理与处置问题3）射线辐射射线对生物体细胞造成伤害，便得细胞病变。四、核能的应用领域核技术最初被作为现代化武器在国防军事领域所使用，如原子弹、氢弹。而后，随着社会的发展陆续开始在工业、农业、医学等诸多领域广泛应用。如利用核能直接为工厂或家庭取暖供热、核能发电、海水淡化、氢燃料的制备、航天器用的热电转换型同位素空间电池（利用核素衰变热发电）、心脏起博器或军用微机械用同位素电池（辐射伏特效应）、食品辐照、食品和器具的消毒等。在后续几节中将针对核能的和平利用进行介绍，重要介绍核裂变能发电、核聚变能发电。第节核裂变发电核裂变发电，其核心是核反应堆，它是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能-热能转换的装置。1942年，美国芝加哥大学建成了世界上第一座自持的链式反应装置，从此开辟了核能利用的新纪元。核电站工作原理
（9-2） 如原子弹一样，如果对聚变反应不加以控制，氢的同位素氘（D）、氚（T）发生核聚变反应时瞬间释放出大量的热，从而产生爆炸。氢弹就是利用这个 原理来制造的。氢弹的爆炸是一种不可控制的释能过程，整个过程持续时间非常短，仅为百万分之几秒。而作为一种能源，人们期望聚变反应能在人工 控制下缓慢、持续地发生，并把所释放的能量转化为电能输出。这种人工控制下发生的核聚变过程被称为受控核聚变。 由于氘、氚聚变时释放的能量巨大、聚变反应产物放射性污染小、聚变堆安全性好，以及氘的来源丰富等特点，氢材料是一种非常理想的核聚变材料。 三、核能发电的特点 核能发电是目前世界上和平利用核能最重要的途径。无论从经济还是从环保角度而言，核能发电都具有许多明显的优势。 核能资源丰富、能量密度高 产生核能所需的铀、钍及氘、氚等资源在地球上的储量十分丰富。地球上已探明的核裂变燃料，即铀矿和钍矿资源，按其所含能量计算，相当于有机燃 料的20倍。自然界中每吨海水或河水中均含有30g氘，据估计全球的海水中大约含有2.34×1013t氘，可大量提取。此外，这些核资源每单位资源产生的 能量巨大。如1t金属铀裂变所产生的能量相当于2.7×106t标准煤所产生的能量；1t氘聚变产生的能量相当于1.1×107t标准煤。1t海水就可以顶替33t标准 煤。因此，核能的利用空间非常大，特别是在核聚变电站建成后，由于地球上存在着大量可以利用的氘等聚变资源，人类将不再为能源问题所困扰。 核电是清洁能源，有利于保护环境 石油、煤等有机燃料燃烧后向外部环境释放大量煤渣、烟尘和硫、氮、碳等氧化物，以及汞、镉、三四苯并芘等致癌物质，这些物质不仅直接危害人体 健康和农作物生长，还导致酸雨和"温室效应"，对全球生态平衡破坏较大。由于核裂变电站是严格按照国际上公认的安全和卫生规范进行设计的，并且 对放射性废物按照尽力回收储存、不往环境排放的原则进行严格的回收处理。因此，核电站向环境排放的只是极少量经处理、符合相应排放标准的残余 尾气和废水。核电站数十年的运行经验表明，每发1.0×1011kW·h（相当于3.6×1014J）电，核电产生的放射性排放总剂量平均为1.2Sv，而烧煤电站的 灰渣中放射性物质总剂量则为3.5Sv。可见即使仅从放射性排放角度看，核裂变电也比火电小。核聚变电站则几乎不产生放射性废物。 从性价比上来讲，核电要优于火电 火力发电的成本主要包括发电厂的建造折旧费，石油、煤等有机燃料费。火电厂的燃料费占发电成本的40%～60%。由于核裂变电厂特别考究安全和质 量，所以它的建造费一般比火电厂高出30%～50%，但它的燃料费只占发电成本的20%～30%，比火力发电低。在西方发达国家，核裂变电的成本跟煤 电比较，假如核电成本为1，则火电成本高达1.5～1.7。国外经验证明，总体上来算，核裂变电厂的发电成本要比火电厂低15%～50%。由于煤和石油都 是化学工业和纺织工业的宝贵原料，可用来制造各种成纤维、合成橡胶、合成肥料、塑料、染料、药品等。它们在地球上的蕴藏量是有限的，作为原 料，它们要比仅作为燃料的价值高得多。因此以核燃料代替煤和石油，有利于现有资源的合理利用。 在充分利用核能时，我们也应该注意到核裂变电站所带来的危害： 1）热污染 排出的热水会对附近的海域生态造成影响； 2）核废料处理 核废料处理一直是一个难解之题，尤其是高放废物的处理与处置问题； 3）射线辐射 射线对生物体细胞造成伤害，便得细胞病变。 四、核能的应用领域 核技术最初被作为现代化武器在国防军事领域所使用，如原子弹、氢弹。而后，随着社会的发展陆续开始在工业、农业、医学等诸多领域广泛应用。如 利用核能直接为工厂或家庭取暧供热、核能发电、海水淡化、氢燃料的制备、航天器用的热电转换型同位素空间电池（利用核素衰变热发电）、心脏起 博器或军用微机械用同位素电池（辐射伏特效应）、食品辐照、食品和器具的消毒等。在后续几节中将针对核能的和平利用进行介绍，重要介绍核裂变 能发电、核聚变能发电。 第二节 核裂变发电 核裂变发电，其核心是核反应堆，它是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能－热能转换的装置。1942年，美国芝加哥大学建成了世界上第 一座自持的链式反应装置，从此开辟了核能利用的新纪元。 核电站工作原理
核蒸汽供应系统蒸汽发生器降压器二回路控制棒二反应罐堆芯（核燃料）压力容器主泵给水泵一回路核电站是利用核裂变反应释放出的能量来发电的工厂。它是通过冷却剂流过核燃料元件表面，把裂变产生地热量带出来，再产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电。压水堆核电站工作示意图图9-1为压水堆核电站工作原理图。它主要由一回路系统和二回路系统两大部分组成。一一回路系统主要由核反应堆、稳压器，蒸汽发生器，主泵和冷却剂管道组成。冷却剂由主泵压入反应堆，流经核燃料时将核裂变放出的热带出：被加热的冷却剂进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器中的传热管加热二回路中的水，使之变成蒸汽，从而驱动汽轮发电机组工作：冷却剂从蒸汽发生器出来后，又由主泵压回反应堆内循环使用。一回路被称为核蒸汽供应系统，俗称"核岛”。为确保安全，整个一回路系统装在一个称为安全壳的密封厂房内。二回路系统主要由汽轮机、冷凝器、给水泵和管道组成。二回路系统与常规热电厂的汽轮发电机系统基本相同，因此也称为常规岛。一、二次回路系统中的水是各自封闭循环，完全隔绝，以避免任何放射性物质外泄。核反应堆组成核应堆由堆芯、冷却系统、中子慢化系统、中子反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。堆芯中的燃料反应堆的燃料是可裂变或可增殖材料。自然界天然存在的易于裂变的材料只有235U，它在天然铀中的含量仅有0.711%。另外，还有两种利用反应堆或加速器生产出来的裂变材料233U和239Pu。将这些裂变材料制成金属、合金、氧化物、碳化物以及混合燃料等形式作为反应堆的燃料。燃料包壳由于裂变材料在堆内辐照时会产生大量裂变产物、特别是裂变气体，为了防止裂变产物逸出，需要将核燃料装在一个封密的包壳中。包壳材料多采用铝、合金和不锈钢等。控制与保护系统中的控制棒和安全棒为了控制链式反应的速率在一个预定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，称之为控制棒和安全棒。控制棒用来补偿燃料消耗和调节反应速率；安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是铪、硼、碳化硼、镉、银钢镉等。冷却系统由于核裂变时产生大量的热，为了维持堆运行的安全，需要将核裂变反应时产生的热导出来，因此反应堆必须有冷却系统。常用的冷却剂有轻水、重水、氨和液态金属钠等。中子慢化系统，由于慢速中子更易引起235U裂变，而核裂变产生的中子则是快速中子，所以有些反应堆中要放入能使中子速度减慢的材料。这种材料就叫慢化剂。常用的慢化剂有水、重水、石墨等。中子反射层反射层设在活性区四周，它可以是重水、轻水、铍、石墨或其它材料。它能把活性区内逃出的中子反射回去，减少中子的泄漏量。屏蔽系统屏蔽系统设备在在反应堆周围，以减弱中子及v剂量。辐射监测系统该系统能监测并及早发现核反应堆放射性泄漏情况。核裂变反应堆的结构形式和分类反应堆的结构形式干姿百态，根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。目前世界上有大小反应堆上干座，其分类也是多种多样。通常按能谱、冷却剂类型及用途对反应堆进行分类。按能谱分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆：按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆；按用途分有研究试验堆（用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究）、）生产堆（主要是生产新的易裂变的材料233U、239Pu）、动力堆（利用核裂变所产生的热能用于舰船的推进动力和核能发电）。图9-2为按能谱及冷却水分类的裂变堆类型。裂变堆型堆型分类（按能谱及冷却剂分类）下面简单介绍按反应堆用途分类的反应堆类型
核电站是利用核裂变反应释放出的能量来发电的工厂。它是通过冷却剂流过核燃料元件表面，把裂变产生地热量带出来，再产生蒸汽，推动汽轮发电机 组发电。 压水堆核电站工作示意图 图9-1为压水堆核电站工作原理图。它主要由一回路系统和二回路系统两大部分组成。一回路系统主要由核反应堆、稳压器、蒸汽发生器、主泵和冷却 剂管道组成。冷却剂由主泵压入反应堆，流经核燃料时将核裂变放出的热带出；被加热的冷却剂进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器中的传热管加热二回 路中的水，使之变成蒸汽，从而驱动汽轮发电机组工作；冷却剂从蒸汽发生器出来后，又由主泵压回反应堆内循环使用。一回路被称为核蒸汽供应系 统，俗称"核岛"。为确保安全，整个一回路系统装在一个称为安全壳的密封厂房内。二回路系统主要由汽轮机、冷凝器、给水泵和管道组成。二回路系 统与常规热电厂的汽轮发电机系统基本相同，因此也称为常规岛。一、二次回路系统中的水是各自封闭循环，完全隔绝，以避免任何放射性物质外泄。 核反应堆组成 核应堆由堆芯、冷却系统、中子慢化系统、中子反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。 堆芯中的燃料 反应堆的燃料是可裂变或可增殖材料。自然界天然存在的易于裂变的材料只有235U，它在天然铀中的含量仅有0.711%。另外，还有两种 利用反应堆或加速器生产出来的裂变材料233U和239Pu。 将这些裂变材料制成金属、合金、氧化物、碳化物以及混合燃料等形式作为反应堆的燃料。 燃料包壳 由于裂变材料在堆内辐照时会产生大量裂变产物、特别是裂变气体，为了防止裂变产物逸出，需要将核燃料装在一个封密的包壳中。包壳材料 多采用铝、锆合金和不锈钢等。 控制与保护系统中的控制棒和安全棒 为了控制链式反应的速率在一个预定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，称之为控制棒和安全棒。控制棒 用来补偿燃料消耗和调节反应速率；安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是铪、硼、碳化硼、镉、银铟镉等。 冷却系统 由于核裂变时产生大量的热，为了维持堆运行的安全，需要将核裂变反应时产生的热导出来，因此反应堆必须有冷却系统。常用的冷却剂有 轻水、重水、氦和液态金属钠等。 中子慢化系统 由于慢速中子更易引起235U裂变，而核裂变产生的中子则是快速中子，所以有些反应堆中要放入能使中子速度减慢的材料。这种材料 就叫慢化剂。常用的慢化剂有水、重水、石墨等。 中子反射层 反射层设在活性区四周，它可以是重水、轻水、铍、石墨或其它材料。它能把活性区内逃出的中子反射回去，减少中子的泄漏量。 屏蔽系统 屏蔽系统设备在在反应堆周围，以减弱中子及γ剂量。 辐射监测系统 该系统能监测并及早发现核反应堆放射性泄漏情况。 核裂变反应堆的结构形式和分类 反应堆的结构形式千姿百态，根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。目前世界上 有大小反应堆上千座，其分类也是多种多样。通常按能谱、冷却剂类型及用途对反应堆进行分类。 按能谱分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆； 按用途分有研究试验堆（用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究）、）生产堆（主要是生产新的易裂 变的材料233U、239Pu）、动力堆（利用核裂变所产生的热能用于舰船的推进动力和核能发电）。图9-2为按能谱及冷却水分类的裂变堆类型。 裂变堆型堆型分类（按能谱及冷却剂分类） 下面简单介绍按反应堆用途分类的反应堆类型
1）研究实验反应堆研究型实验反应堆是指用于科学实验研究的反应堆，但不包括为研究发展特定堆型而建造的、本身就是研究对象的反应堆，如原型堆，零功率堆，各种模式堆等。研究型实验堆的应用领域很广，包括堆物理、堆工程、生物、化学、物理、医学等，并可用于生产各种放射性核素和反应堆工程人员培训。研究实验堆种类很多，它包括游泳池式研究实验堆、罐式研究实验堆、重水研究实验堆、均匀型研究实验堆、快中子实验堆等。游泳池式研究实验堆：在这种堆中水既作为慢化剂、反射层和冷却剂，又起主要屏蔽作用。因水池常做成游泳池状而得其名。罐式研究实验堆：由于较高的工作温度和较大的冷却剂流量只有在加压系统中才能实现，因此，必须采取加压罐式结构。重水研究实验堆：重水的中子吸收截面小，允许采用天然铀燃料，它的特点是临界质量较大，中子通量密度较低。如果要减小临界质量和获得高中子通量密度，就用浓缩铀来代替天然铀。2）生产堆生产堆主要用于生产易裂变材料或其它材料，或用来进行工业规模的辐照。生产堆包括产环堆、产氙堆和产环产氙两用堆、同位素生产堆及大规模辐照堆。如果不是特别指明，通常所说的生产堆是指产环堆。该堆结构简单，生产堆中的燃料元件既是燃料又是生产239Pu的原料。中子来源于用天然制作的元件中的235U。235U裂变中子产额为2~3个。除维持裂变反应所需的中子外，余下的中子被238U吸收，即可转换成239Pu，平均烧掉一个235U原子可获得0.8个原子。也可以用生产堆生产热核燃料氙。3）动力反应堆世界上动力反应堆可分为潜艇动力堆和商用发电反应堆。核潜艇通常用压水堆做为其动力装置。商用核电站用的反应堆主要有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆和快堆等。压水堆：它采用低丰度（235U丰度约为3%）的二氧化铀作燃料，以高压水作慢化剂和冷却剂，是目前世界上最为成熟的堆型沸水堆：采用低丰度（235U丰度约为3%）的二氧化铀作燃料，沸腾水作慢化剂和冷却剂。重水堆：以重水作慢化剂，重水（或沸腾轻水）作冷却剂，可用天然作为燃料。加拿大开发的坎杜堆达重水堆处于国际领先地位，目前也只有该堆型达到了商用水平。石墨气冷堆：以石墨作慢化剂，二氧化碳作冷却剂，用天然铀燃料。最高运行温度为360℃C，这种堆已积累了丰富的运行经验，到90年代初期已运行了650个堆年。快中子堆：采用或高浓铀作燃料，一般用液态碱金属如液态金属钠或气体作冷却剂。不用慢化剂。根据冷却剂的不同分为钠冷快堆和气冷快堆。利用快堆可实现238U、232Th等核材料的增殖，可使天然铀的利用率提高到60%~70%。这是扩大核燃料资源的重要途径，被认为是继热堆之后的第二代很有应用前途的一种堆型。不过快堆的核反应功率密度比热堆高，要求冷却剂导热性好，对中子的慢化作用小。液态金属钠具有沸点高（881℃）、比热大、对中子吸收率低等优点，是快中子堆理想的冷却剂。但金属钠的化学性质极为活跃，易与水、空气中的氧产生剧烈反应，因此在使用中必须严防泄漏，从而加大了快堆的技术难度。这也是快堆发展长期滞后于热堆的原因之一。238U的增殖过程的核反应式如下2(9-3)P(9-4)D(9-5)核能发电的发展历史及国内外发展现状核能利用是人类在20世纪取得的最伟大的科技成果之一。19世纪末，英国物理学家汤姆逊发现了电子。1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。1898年，居里夫人发现新的放射性元素针。1905年，爱因斯坦在其著名的相对论中列出了质量和能量相互转换的公式：E=mc2。这一公式表明，少量的质量亏损就可转换为十分巨大的能量，揭示了核能来源的物理规律。这些发现都为核能的利用奠定了重要的理论基础。1938年，德国物理化学家哈恩和施特拉斯发现了235U的裂变现象：在铀原子核发生裂变的同时，释放出巨大的能量。这个能量来源于原子核内部核子的结合能，它恰好相等于核裂变时的质量亏损。这一发现使核能的利用从理论走向了现实，人类从此揭开了核能的秘密。正如其它各种最先进的技术一样，核能的利用是从制造核武器开始的。1942年，美国著名科学家费米领导几十位科学家，在美国芝加哥大学建成了世界上第一座核反应堆，首次实现了可控核裂变连锁反应，并利用其试验成果于1945年建成投产了世界上第一座生产核武器级环的反应堆，标志着人类从此进入了核能时代。核能的和平利用始于20世纪50年代初期。1951年，美国利用一座生产环的反应堆的余热试验发电，功率为200kW。1954年，苏联建成世界上第一座核电站，发电功率为5MW。之后，英国和法国相继建成一批生产环和发电两用的气冷堆核电站。美国利用其掌握的核潜艇技术建成了第一座压水堆核电站，电功率90MW。那时，各有核国家在抓紧进行核武器军备竞赛的同时也竞相建造核电站。20世纪70年代中期，西方国家进入建造核电站的高潮。这段时期，核电站增长的速度远高于火电和水电。在20世纪80年前后相继发生了两起重大的核电站事故，一起是发生在1979年的美国三里岛核电站事故，另一起是发生在1986年前苏联的切尔诺贝利核电站事故。这是商用核电厂在32个国家中累积运行12000堆年期间发生的仅有的两起重大事故。切尔诺贝利核事故发生的主要原因是反应堆没有装备安全壳；相比之下，安装有安全壳的三里岛核事故却没有对任何人造成放射性伤害。这两起核电站事故给全世界核电的发展带来严重冲击，特别是切尔诺贝利事故使全球核电发展形势急转直下。这次事故直接引发了很多国家，尤其是西欧各国的"反核、“限核"乃至“废核“运动。如比利时、意大利、德国、荷兰、瑞典、瑞士等受国际国内政治因素影响，明文规定限制核电发展；加拿大、捷克、芬兰、法国、匈牙利、西班牙、英国、美国等虽然核电稳定在一定的规模上，但增长缓慢。美国甚至在三里岛核电站事故后的近三十年时间里没有新建一台核电机组；只有韩国、日本、印度等国，由于经济快速增长导致能源需求增大或受到资源约束等原因，仍积极发展核电。此外，核燃料和高放废物最终处置问题也是当时乃至现在制约核电发展的一个重要原因。20世纪八、九十年代，世界核电处于发展的低潮。20世纪末，由于化石燃料的来源日趋紧张，其供应和价格受国际形式影响波动较大，以及使用过程中排放的温室气体所带来的环境问题压力日益加剧，再加上两次大事故后世界核电的运行业绩和技术进步，使得世界上许多国家把发展清洁能源的注意力又重新转移到核能。世界核电正逐走向复苏。特别是在20世纪末21世纪初的几年里，美国政府发起了第4代核电技术政策研究（1999年6月），俄罗斯总统普京在世界新干年峰会上发出推动世界核电发展的倡议（2000年9月）以及美国为复苏核电的发展而制订新的能源政策（2001年5月）。从这三件大事可看到世界核电复苏的前景，从政策的制定、发展战略、长远规划，直到采取的实际行动，正在切实地推动核电的发展。特别是俄罗斯制订的发展战略和规划第4代核电堆型取得的共识，给我们描绘了一幅美好的前景。这三件大事极大的推动了全球核电的复苏。之后，许多国家计划大规模建造先进的核电机组，并继续开发先进核能系统。总的发展路线图是：现有核电机组延长使用寿命一新建第三代轻水堆机组一→开发第四代核能系统一开发核能制氢。据国际原子能机构公布的统计数据，截至2002年底，全世界共有441台核电机组在运行，分布在31个国家或地区。2002年共生产电力2.574×1012kW-h，约占当年世界总发电量的17%。其中，核发电量占本国总发电量比例最高的国家是立陶宛，达到80%，其次是法国，达到79%，核电占本国总发电量超过40%的国家还有比利时、保加利亚、斯洛伐克、瑞典、乌克兰和韩国。核电站高速发展的主要原因是其发电成本比燃油电站以及燃煤电站低很多，大约低15%~50%。统计表明1985年，法国、比利时、荷兰、意大利、西德和英国的核电成本比煤电成本分别低41.4%、34.7%、19.5%、25.1%、36.4%和23%~38%。许多国家和地区的实践证明，核电已成为比火电更加安全、清洁、经济的工业能源。表9-1为2006年世界各国核电装机容量及发电量的统计。从表9-1可以看出，目前，世界核电主要分布在北美（美国、加拿大）、欧洲（法国、英国、俄罗斯、德国）和东亚（日本、韩国），这8个国家的核电机组数量占全世界总和的74%，其装机容量则占79.5%。核电装机容量排名前三位的美国、法国和日本的核电机组之和占全世界的49.4%，装机容量占56.9%
1）研究实验反应堆 研究型实验反应堆是指用于科学实验研究的反应堆，但不包括为研究发展特定堆型而建造的、本身就是研究对象的反应堆，如原型堆，零功率堆，各种 模式堆等。研究型实验堆的应用领域很广，包括堆物理、堆工程、生物、化学、物理、医学等，并可用于生产各种放射性核素和反应堆工程人员培训。 研究实验堆种类很多，它包括游泳池式研究实验堆、罐式研究实验堆、重水研究实验堆、均匀型研究实验堆、快中子实验堆等。 游泳池式研究实验堆：在这种堆中水既作为慢化剂、反射层和冷却剂，又起主要屏蔽作用。因水池常做成游泳池状而得其名。 罐式研究实验堆：由于较高的工作温度和较大的冷却剂流量只有在加压系统中才能实现，因此，必须采取加压罐式结构。 重水研究实验堆：重水的中子吸收截面小，允许采用天然铀燃料，它的特点是临界质量较大，中子通量密度较低。如果要减小临界质量和获得高中子通 量密度，就用浓缩铀来代替天然铀。 2）生产堆 生产堆主要用于生产易裂变材料或其它材料，或用来进行工业规模的辐照。生产堆包括产钚堆、产氚堆和产钚产氚两用堆、同位素生产堆及大规模辐照 堆。如果不是特别指明，通常所说的生产堆是指产钚堆。 该堆结构简单，生产堆中的燃料元件既是燃料又是生产239Pu的原料。中子来源于用天然铀制 作的元件中的235U。235U裂变中子产额为2～3个。除维持裂变反应所需的中子外，余下的中子被238U吸收，即可转换成239Pu，平均"烧掉"一个235U 原子可获得0.8个钚原子。也可以用生产堆生产热核燃料氚。 3）动力反应堆 世界上动力反应堆可分为潜艇动力堆和商用发电反应堆。核潜艇通常用压水堆做为其动力装置。商用核电站用的反应堆主要有压水堆、沸水堆、重水 堆、石墨气冷堆和快堆等。 压水堆：它采用低丰度（235U丰度约为3%）的二氧化铀作燃料，以高压水作慢化剂和冷却剂，是目前世界上最为成熟的堆型。 沸水堆：采用低丰度（235U丰度约为3%）的二氧化铀作燃料，沸腾水作慢化剂和冷却剂。 重水堆：以重水作慢化剂，重水（或沸腾轻水）作冷却剂，可用天然铀作为燃料。加拿大开发的坎杜堆达重水堆处于国际领先地位，目前也只有该堆型 达到了商用水平。 石墨气冷堆：以石墨作慢化剂，二氧化碳作冷却剂，用天然铀燃料。最高运行温度为360℃，这种堆已积累了丰富的运行经验，到90年代初期已运行了 650个堆年。 快中子堆：采用钚或高浓铀作燃料，一般用液态碱金属如液态金属钠或气体作冷却剂。不用慢化剂。根据冷却剂的不同分为钠冷快堆和气冷快堆。利用 快堆可实现238U、232Th等核材料的增殖，可使天然铀的利用率提高到60%～70%。这是扩大核燃料资源的重要途径，被认为是继热堆之后的第二代、 很有应用前途的一种堆型。不过快堆的核反应功率密度比热堆高，要求冷却剂导热性好，对中子的慢化作用小。液态金属钠具有沸点高（881℃）、比 热大、对中子吸收率低等优点，是快中子堆理想的冷却剂。但金属钠的化学性质极为活跃，易与水、空气中的氧产生剧烈反应，因此在使用中必须严防 泄漏，从而加大了快堆的技术难度。这也是快堆发展长期滞后于热堆的原因之一。238U的增殖过程的核反应式如下： （9-3） （9-4） （9-5） 核能发电的发展历史及国内外发展现状 核能利用是人类在20世纪取得的最伟大的科技成果之一。19世纪末，英国物理学家汤姆逊发现了电子。1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线。1896 年，法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。1898年，居里夫人发现新的放射性元素钋。1905年，爱因斯坦在其著名的相对论中列出了质量和能量相互 转换的公式：E=mc2。这一公式表明，少量的质量亏损就可转换为十分巨大的能量，揭示了核能来源的物理规律。这些发现都为核能的利用奠定了重要 的理论基础。 1938年，德国物理化学家哈恩和施特拉斯发现了235U的裂变现象：在铀原子核发生裂变的同时，释放出巨大的能量。这个能量来源于原子核内部核子 的结合能，它恰好相等于核裂变时的质量亏损。这一发现使核能的利用从理论走向了现实，人类从此揭开了核能的秘密。 正如其它各种最先进的技术一样，核能的利用是从制造核武器开始的。1942年，美国著名科学家费米领导几十位科学家，在美国芝加哥大学建成了世界 上第一座核反应堆，首次实现了可控核裂变连锁反应，并利用其试验成果于1945年建成投产了世界上第一座生产核武器级钚的反应堆，标志着人类从此 进入了核能时代。 核能的和平利用始于20世纪50年代初期。1951年，美国利用一座生产钚的反应堆的余热试验发电，功率为200kW。1954年，苏联建成世界上第一座核 电站，发电功率为5MW。之后，英国和法国相继建成一批生产钚和发电两用的气冷堆核电站。美国利用其掌握的核潜艇技术建成了第一座压水堆核电 站，电功率90MW。那时，各有核国家在抓紧进行核武器军备竞赛的同时也竞相建造核电站。20世纪70年代中期，西方国家进入建造核电站的高潮。这 段时期，核电站增长的速度远高于火电和水电。 在20世纪80年前后相继发生了两起重大的核电站事故，一起是发生在1979年的美国三里岛核电站事故，另一起是发生在1986年前苏联的切尔诺贝利核 电站事故。这是商用核电厂在32个国家中累积运行12000堆年期间发生的仅有的两起重大事故。切尔诺贝利核事故发生的主要原因是反应堆没有装备安 全壳；相比之下，安装有安全壳的三里岛核事故却没有对任何人造成放射性伤害。这两起核电站事故给全世界核电的发展带来严重冲击，特别是切尔诺 贝利事故使全球核电发展形势急转直下。这次事故直接引发了很多国家，尤其是西欧各国的"反核"、"限核"乃至"废核"运动。如比利时、意大利、德国、 荷兰、瑞典、瑞士等受国际国内政治因素影响，明文规定限制核电发展；加拿大、捷克、芬兰、法国、匈牙利、西班牙、英国、美国等虽然核电稳定在 一定的规模上，但增长缓慢。美国甚至在三里岛核电站事故后的近三十年时间里没有新建一台核电机组；只有韩国、日本、印度等国，由于经济快速增 长导致能源需求增大或受到资源约束等原因，仍积极发展核电。此外，核燃料和高放废物最终处置问题也是当时乃至现在制约核电发展的一个重要原 因。20世纪八、九十年代，世界核电处于发展的低潮。 20世纪末，由于化石燃料的来源日趋紧张，其供应和价格受国际形式影响波动较大，以及使用过程中排放的温室气体所带来的环境问题压力日益加剧， 再加上两次大事故后世界核电的运行业绩和技术进步，使得世界上许多国家把发展清洁能源的注意力又重新转移到核能。世界核电正逐渐走向复苏。特 别是在20世纪末21世纪初的几年里，美国政府发起了第4代核电技术政策研究（1999年6月），俄罗斯总统普京在世界新千年峰会上发出推动世界核电 发展的倡议（2000年9月）以及美国为复苏核电的发展而制订新的能源政策（2001年5月）。从这三件大事可看到世界核电复苏的前景，从政策的制 定、发展战略、长远规划，直到采取的实际行动，正在切实地推动核电的发展。特别是俄罗斯制订的发展战略和规划第4代核电堆型取得的共识，给我 们描绘了一幅美好的前景。这三件大事极大的推动了全球核电的复苏。之后，许多国家计划大规模建造先进的核电机组，并继续开发先进核能系统。总 的发展路线图是：现有核电机组延长使用寿命→新建第三代轻水堆机组→开发第四代核能系统→开发核能制氢。 据国际原子能机构公布的统计数据，截至2002年底，全世界共有441台核电机组在运行，分布在31个国家或地区。2002年共生产电力 2.574×1012kW·h，约占当年世界总发电量的17%。其中，核发电量占本国总发电量比例最高的国家是立陶宛，达到80%，其次是法国，达到79%，核 电占本国总发电量超过40%的国家还有比利时、保加利亚、斯洛伐克、瑞典、乌克兰和韩国。核电站高速发展的主要原因是其发电成本比燃油电站以及 燃煤电站低很多，大约低15%~50%。统计表明1985年，法国、比利时、荷兰、意大利、西德和英国的核电成本比煤电成本分别低41.4%、34.7%、 19.5%、25.1%、36.4%和23%~38%。许多国家和地区的实践证明，核电已成为比火电更加安全、清洁、经济的工业能源。 表9-1为2006年世界各国核电装机容量及发电量的统计。从表9-1可以看出，目前，世界核电主要分布在北美（美国、加拿大）、欧洲（法国、英国、俄 罗斯、德国）和东亚（日本、韩国），这8个国家的核电机组数量占全世界总和的74%，其装机容量则占79.5%。核电装机容量排名前三位的美国、法 国和日本的核电机组之和占全世界的49.4%，装机容量占56.9%
我国的核能事业开始于1955年，但核能发电起步较晚，70年代开始设计工作，1985年开始建设我国大陆第一座核电厂（即秦山核电厂），1994年投入运行。其后，除1996年开工建设的秦山2期核电厂是自主设计外；先后从法国引入大亚湾2×984MWe和岭澳一期轻水核电站，从加拿大引入秦山3期2×750MWe重水核电站，从俄罗斯引进田湾2×1060MWe核电站。目前，我国大陆已投入商业运行的11台核电机组，其总装机容量约为9.0×106kW（见表9-2）。2007年核发电量近6.0×1010kW-h，大约占全国总发电量的1.8%。积极推进核电建设，是我国能源建设的一项重要政策。为此，我国制定了《核电中长期发展规划（2005～2020年）》，计划到2020年，在目前在建和运行核电容量1.6968×107kW的基础上，新投产核电装机容量约2.3×107kW，使核电运行装机容量争取达到4.0×107kW，核电年发电量达到2.6×1011kW-h~2.8×1011kW-h。为此需要规划并建造一大批核电站。我国的核电建设项目设想见表9-3。表9-1世界各国2006年核电装机容量及发电量统计国家/地区运行机组数（台）总装机容量（MWe)占总发电量比例（%）美国10310452019.3181336014.6加拿大220072.5巴西210056.9阿根廷521364墨西哥59法国78.566130231285219.9英国1731德国2136610瑞典963546.75337232.1瑞士9西班牙773319.6755.6比利时60924288044.1保加利亚312324215.8俄罗斯1548.5乌克兰138356斯洛伐克264056.16捷克358130.54芬兰278032.94186637.2匈牙利14813.9荷兰1罗马尼亚7068.6170742.4斯洛文尼亚140842.7亚美尼亚218885.5南112.18958中国大陆6中国台湾4904-201771644.7韩国55日本4858029.3152.8印度331024622.8巴基斯坦1立陶宛130069.6441387680-全世界表9-2中国大陆已投入运行和在建的核电厂机组名称单机容量（MWe）开始建造时间商业运行时间3001985-03-021994-04秦山一期2×6501996-06-022002-05-03秦山二期2×728秦山三期1998-06-082003-07-24大亚湾2×9841987-08-071994-05-06岭澳一期2×9841997-052003-01-082×10601999-10田湾一期2007-11
我国的核能事业开始于1955年，但核能发电起步较晚，70年代开始设计工作，1985年开始建设我国大陆第一座核电厂（即秦山核电厂），1994年投入 运行。其后，除1996年开工建设的秦山2期核电厂是自主设计外；先后从法国引入大亚湾2×984MWe和蛉澳一期轻水核电站，从加拿大引入秦山3期 2×750MWe重水核电站，从俄罗斯引进田湾2×1060MWe核电站。目前，我国大陆已投入商业运行的11台核电机组，其总装机容量约为9.0×106kW（见 表9-2）。2007年核发电量近6.0×1010kW·h，大约占全国总发电量的1.8%。 积极推进核电建设，是我国能源建设的一项重要政策。为此，我国制定了《核电中长期发展规划（2005～2020年）》，计划到2020年，在目前在建和 运行核电容量1.6968×107kW的基础上，新投产核电装机容量约2.3×107kW，使核电运行装机容量争取达到4.0×107kW，核电年发电量达到 2.6×1011kW·h~2.8×1011kW·h。为此需要规划并建造一大批核电站。我国的核电建设项目设想见表9-3。 表9-1 世界各国2006年核电装机容量及发电量统计 国家/地区 运行机组数（台） 总装机容量（MWe） 占总发电量比例（%） 美国 103 104520 19.3 加拿大 18 13360 14.6 巴西 2 2007 2.5 阿根廷 2 1005 6.9 墨西哥 2 1364 5 法国 59 66130 78.5 英国 23 12852 19.9 德国 17 21366 31 瑞典 10 9635 46.7 瑞士 5 3372 32.1 西班牙 9 7733 19.6 比利时 7 6092 55.6 保加利亚 4 2880 44.1 俄罗斯 31 23242 15.8 乌克兰 15 13835 48.5 斯洛伐克 6 2640 56.1 捷克 6 3581 30.5 芬兰 4 2780 32.9 匈牙利 4 1866 37.2 荷兰 1 481 3.9 罗马尼亚 1 706 8.6 斯洛文尼亚 1 707 42.4 亚美尼亚 1 408 42.7 南非 2 1888 5.5 中国大陆 11 8958 2.1 中国台湾 6 4904 - 韩国 20 17716 44.7 日本 55 48580 29.3 印度 15 3310 2.8 巴基斯坦 2 462 2.8 立陶宛 1 1300 69.6 全世界 441 387680 - 表9-2 中国大陆已投入运行和在建的核电厂 机组名称 单机容量（MWe） 开始建造时间 商业运行时间 秦山一期 300 1985-03-02 1994-04 秦山二期 2×650 1996-06-02 2002-05-03 秦山三期 2×728 1998-06-08 2003-07-24 大亚湾 2×984 1987-08-07 1994-05-06 岭澳一期 2×984 1997-05 2003-01-08 田湾一期 2×1060 1999-10 2007－11