[科普中國]-為什么核電站效率非常高

自從20世紀(jì)初愛因斯坦首次提出了質(zhì)能公式E=mc2之后，如何利用原子核儲存的能量就成為人類夢寐以求的目標(biāo)。首先實(shí)現(xiàn)的是重核裂變。重核裂變是指由鈾或钚等較重的（原子序數(shù)較大的）原子分裂成較輕的（原子序數(shù)較小的）原子的一種核反應(yīng)形式。原子彈及核電站的能量來源都是核裂變。重核原子經(jīng)中子撞擊后，分裂成為兩個(gè)較輕的原子，同時(shí)釋放出數(shù)個(gè)中子。釋放出的中子再去撞擊其他的重核原子，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而自發(fā)分裂。原子核裂變時(shí)除放出中子還會放出熱，核電廠用以發(fā)電的能量即來源于此。

1千克鈾-235裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量。一座100萬千瓦的燃煤發(fā)電廠需要每年1000列火車運(yùn)來大約350萬噸的煤炭，并產(chǎn)生40萬噸煤渣，而同樣功率的核電站只需要30噸的低濃度鈾就夠了，優(yōu)勢顯而易見。目前世界上有33個(gè)國家和地區(qū)有核電站，發(fā)電量占全世界的17%以上。

核能發(fā)電應(yīng)用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，只有3%～5%，因此不會產(chǎn)生核爆。但核電廠仍需要對反應(yīng)堆中的中子數(shù)量加以控制，即可控核裂變，以防止功率過高造成堆芯熔毀的事故。通常會在反應(yīng)堆的慢化劑中添加硼，并使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂變速度。

目前世界上在積極研制的快中子反應(yīng)堆和加速器驅(qū)動的次臨界反應(yīng)堆系統(tǒng)，不僅可使核燃料的利用率從目前的百分之幾提高到百分之六七十，從而獲得更多能量，而且還可以原來核電站產(chǎn)生的核廢料為原料，變廢為寶，能使核廢料中的放射性大大降低。