日本核电站事故后核污水排海触动了广大地球人的心，人类命运共同体，同在一个星球，谁又能置身事外？今天就让我们来了解一下核电。

1、先来了解一下什么是核能

核能，又称原子能，是原子核中储存的能量，可以通过核反应从原子核中释放出来。核能有三种核反应释放形式：轻核聚变，指的是较轻的原子核聚合在一起释放结核能；重核裂变，是指较重的原子核分裂释放结核能；核衰变，是原子核自发衰变过程中释放能量。

2、核能的特点

核能具有能量密集、功率高、易储存、清洁、经济的优点，缺点是存在核污染风险、热污染严重、投资成本大。

3、核能发电与核电站发电原理

与火力发电相比，核电是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。核能转化为水和水蒸气的内能，内能再转化为发电机转子的机械能，机械能最终转化成电能。

核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时释放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

4、为什么要发展核电？

核电是一种可靠的能源形式，可以提供稳定的电力供应。相比于风力和太阳能，核电不受天气和时间的限制。核电站突出的优点是只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。一座100万千瓦的火电站每年大约耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需三四十吨铀燃料，发电成本低于火电。核电的另一个优势是干净、无污染，几乎是零排放。最重要的是核电可以减少对进口能源的依赖，从而增强国家的能源安全，非常适合快速发展的中国。

5、核电站都有哪些类型？

根据反应堆的不同，目前世界上核电站有压水堆、沸水堆、重水堆、快中子堆、改进型气冷堆、石墨堆及高温气冷堆等7类。相对广泛使用的是压水反应堆，压水堆是以普通水做冷却剂和慢化剂，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。

6、核电安全吗？

核电是高度复杂的技术和高度危险的能源形式，不过现代化核电站采取了多种措施来确保其安全性。只要核电站得到正确的设计、运营和废物处理，其危险性可以被控制在一定范围内。现代化核电站采取多层安全措施，包括被动安全系统、防堵安全系统等，以确保核反应堆在各种情况下的安全。新型反应堆可以采用自然冷却、无需电力、自动控制等技术，以提高反应堆的安全性。同时，新型材料和设备也可以提高核电站的安全性和可靠性。此外，核电站的设计考虑到了各种意外情况，例如地震、洪水、风暴等，以确保核反应堆的安全运行。核电站的安全问题主要是核泄漏和核废料的处理，目前已制定了国际安全标准。

7、那么核燃料用过后应该怎样处理？

核工业生产和科研过程中产生的不同程度放射性的固态、液态和气态的废物，称为"三废"。这些废物中放射性物质的含量很低，但危害极大。普通外界条件对放射性物质基本上不会起什么作用。所以，在放射性废物处理过程中，除了靠放射性物质的衰变使其放射性衰减外，就只能采取多级净化、去污、压缩减容、焚烧、固化等措施将放射性物质从废物中分离出来，使浓集放射性物质的废物体积尽量减小，并改变其存在的状态，以达安全处置的目的。这个过程称为"三废处理与处置"。

核废料的处理原则是：尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用；对已产生的核废料分类收集，分别储存和处理；尽量减少容积以节约运输、储存和处理的费用；向环境稀释排放时必须严格遵守有关法规；以稳定的固化体形式储存，以减少放射性核素迁移扩散。

8、核污水和核废水的区别

核废水是核反应堆的冷却水，不直接接触放射性物质。而核污水是经过放射性物质的冷却水，类似于蒸馏水和刷锅水的区别。中国使用化学沉淀法、离子交换法、吸附法、蒸发浓缩、生物分解、惰性固化、膜分离等方法处理核废水。日本福岛核电站为了冷却事故反应堆，一直不断地向核反应堆注入大量地下水，注入的地下水从反应堆流出时也把放射性物质带了出来，由此形成了带有放射性的污染水。

9、核泄漏事故给我们的警示

日本福岛因2011年3月11日发生的里氏9级大地震引发的巨大海啸导致福岛第一核电站的1至3号机组堆芯熔毁，造成了国际核事件分级标准中最高级别的7级核事故。为了冷却仍在释放衰变余热的堆芯，东京电力公司不断向反应堆注入冷却水，并用大量储水罐存放受到放射性物质污染的冷却水。此外，由于反应堆破损和地下水渗透，还导致了大量核污水的产生。

日本福岛核事故的发生距今已13年，但其核污水处理问题仍未解决，并于2023年8月24日开始分批排海，这是迄今为止全球发生的最为严重的核事故之一，对海洋环境、地球生态、食品安全和人类健康已经并注定产生深远影响。有德国海洋科学研究机构指出，福岛沿岸拥有世界上最强的洋流，从排放之日起57天内，放射性物质将扩散至太平洋大半区域，10年后蔓延全球海域。绿色和平组织核专家指出，日核废水所含碳14在数千年内都存在危险，并可能造成生物基因损害。

这起最高级别的核泄漏事故警示我们务必要安全可控地利用核能和核电。

核能是可持续发展的能源，利用好核能，人类将从根本上解决能源问题。核电将在人类社会生活中继续发挥重要作用，成为能源问题和低碳战略的排头兵。

【本文作者：刘世昀，长沙理工大学电气工程及其自动化专业。原创内容，未经授权，不得转载。】
参考文献：
1.李代广.走近核能[M].北京：化学工业出版社，2009.
2.罗上庚.走近核科学技术[M].北京：原子能出版社，2015.
3.欧阳予.中国院士书系：核反应堆与核能发电。石家庄：河北教育出版社，2003.