日前,，第三屆核安全峰會在荷蘭海牙舉行,，峰會主題是，如何加強核設(shè)施和核材料的保護，防止出現(xiàn)核事故,。迄今，核裂變能一直存在三大問題：能否安全運轉(zhuǎn),；原料能否保障供應,；核廢料如何安全儲存。目前,，幾個大國在加強國際合作的同時都在積極研究從核裂變邁向核聚變,。如果受控核聚變得以實現(xiàn)，人類將獲得安全,、清潔,、廉價和取之不竭的能源，從而在保護生態(tài)環(huán)境的情況下實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展,。
核能(電)今昔
據(jù)世界核能協(xié)會(WNA)統(tǒng)計,，截至2012年11月，全球共有30個國家運行著436臺核電機組,，總裝機容量為3.74億千瓦,；13個國家正在建設(shè)62臺核電機組，總裝機容量為6300萬千瓦；27個國家計劃建設(shè)167臺核電機組,，總裝機容量為1.82億千瓦,。2012年全球核電鈾需求量為67990噸。
國際原子能機構(gòu)2013年7月15日發(fā)表報告指出,，2012年核電國家在加強核安全方面取得顯著進展,，但437座運行中的核反應堆機組中，有162座使用已超過30年,，有22座使用超過40年,。因此，核電站老化問題是有關(guān)國家面臨的挑戰(zhàn),。核能是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時放出的能量,，在實用上指重元素的原子核發(fā)生分裂反應(又稱裂變)時和輕元素的原子核發(fā)生聚合反應(又稱聚變)時所放出的巨大能量。因此,，核能分別稱裂變能和聚變能,。
核電站是利用原子核裂變反應放出的核能發(fā)電的裝置。其核心是核反應堆,，它是一個能維持和控制核裂變反應的裝置,，在這里實現(xiàn)核能——熱能轉(zhuǎn)換。
20世紀60年代,，美國曾積極發(fā)展核能(電)業(yè),。1973年3月，美國三里島壓水堆核電站因操作失誤等原因,，發(fā)生堆芯熔毀嚴重事故,，使美國核電業(yè)發(fā)展受到重創(chuàng)，美國核能(電)業(yè)陷入停滯,。目前,，美國有104座核反應堆，其中69座為壓水反應堆,，35座為輕水反應堆,。奧巴馬擔任美國總統(tǒng)以來，一再強調(diào)美國將繼續(xù)發(fā)展核能(電)業(yè),。2012年5月,，美國核管理委員會批準南方電力公司兩臺AP1000核電機組的建設(shè)和運行許可證，裝機容量均為110萬千瓦,，分別于2016年和2017年投入運行,。這是30年來美國第一次建設(shè)新的核電站。
20世紀70年代后,，石油價格上漲推動了核能(電)業(yè)發(fā)展,，目前世界商業(yè)運行的核電機組大多數(shù)在此期間建成,，稱為第二代核電機組。俄羅斯是世界核能大國之一,，擁有豐富的鈾礦儲量,，掌握了從鈾礦開采到發(fā)展核電整體技術(shù)。目前,，俄羅斯國內(nèi)運營核電機組32臺，有500多家企業(yè)和機構(gòu),、19萬人員從事核能研發(fā)工作,。2012年9月，俄羅斯國家原子能公司副總裁表示,，俄羅斯計劃將于2030年前再建38個核電機組,。
為保證核電站安全運行，20世紀90年代,，美國和歐洲先后出臺了URD文件和EUR文件,，明確了提高安全可靠性和防范嚴重事故的要求。國際上通常把滿足這兩個文件的核電機組稱為第三代核電機組,。2000年1月,，在美國能源部倡議下，美,、英,、日等十個有意發(fā)展核能利用的國家，聯(lián)合組成“第四代國際核能論壇”,，并于2001年7月簽署合約,，約定共同合作研發(fā)第四代核能系統(tǒng)。第四代核能利用系統(tǒng),，指安全性和經(jīng)濟性都更加優(yōu)越,，廢物量極少，無需廠外應急,，并具有防核擴散能力的核能利用系統(tǒng),，其商用化估計到2030年前后實現(xiàn)。
“棄核”還是“興核”
世界核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展很不平衡,。據(jù)世界核能協(xié)會統(tǒng)計,，截止2009年2月，全球運營的核反應堆共436座,，核電裝機總?cè)萘窟_371927MWe,，約相當于全球電力裝機總?cè)萘康?%。北美,、歐洲和東亞的核能發(fā)電量占世界核能總發(fā)電量的98%,。在擁有核反應堆的31個國家和地區(qū)中,，美國、法國,、日本三個國家的核能發(fā)電量,、在役核反應堆數(shù)和裝機容量分別占全球的58%、50%和57%,。
進入21世紀以來,，一些國家掀起核電站建設(shè)新熱潮。2009年11月英國公布核能擴建計劃,，提出興建10座核電站,。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2010年3月19日公布的“能源基本計劃”草案中心內(nèi)容包括將核能發(fā)電作為“低碳電力資源的核心”，計劃在2030年前至少新建14座核電站,。韓國提出在2015年前,，除在建的4臺核電機組外，再建8座核電站,，將核電占比提升至45%,。
日本福島核電站事故發(fā)生后，一些國家展開“棄核”還是“興核”之爭,。日本陸地面積僅占世界陸地面積的0.1%,，卻集中世界每年發(fā)生地震的10%，不具備繼續(xù)擴建核電站的自然條件,，退出“核電大國”俱樂部在所難免,。但日本國內(nèi)缺少化石能源資源，去核電化將影響仍不景氣的經(jīng)濟,。
目前,，歐盟境內(nèi)共有143座核電站，分布在14個國家,，其中,，法國58座，英國19座,，德國17座,。核能發(fā)電量約占歐盟發(fā)電總量的1/3，滿足其約15%的能源需求,。歐盟理事會,、各國政府和社會各界圍繞核電政策爭論激烈。2011年3月1德國總理默克爾宣布,，關(guān)閉國內(nèi)1980年以前建成的7座核電站,，并在2020年前逐步關(guān)停所有核電站。瑞士繼德國之后決定,，逐步關(guān)停本國所有核電站,。法國建立了大規(guī)模的核能工業(yè)體系,，核電占法國發(fā)電總量的78%。法國則堅持發(fā)展核電,，以確保能源可持續(xù)發(fā)展,。
災難與科學相伴
世界第一座核電站運行60多年來，已發(fā)生三次事故,，越來越多的核廢料儲存也存在巨大隱患,，特別是鈾等資源能否保證供應，引起各方關(guān)注,。從核裂變邁向核聚變是核電業(yè)發(fā)展大勢所趨,。
1934年，法國物理學家居里夫婦用a粒子轟擊鎂和硼的時候,，產(chǎn)生了人工放射現(xiàn)象。1938年,，德國科學家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在居里夫人實驗基礎(chǔ)上,，發(fā)現(xiàn)了核裂變反應。1942年12月,，費米領(lǐng)導的科學家們在芝加哥大學體育場西看臺下一個網(wǎng)球廳操縱世界上第一座核反應堆啟動運行成功,，首次實現(xiàn)了大型核反應堆和制造钚的工廠，按時,、按值,、按量提供钚。在著名物理學家勞倫斯領(lǐng)導下,，科學家在1944年生產(chǎn)出濃縮鈾235,。在得到足夠的核裂變材料后，加利福尼亞大學物理學家奧本海默領(lǐng)導制造出實用的原子彈,。
哈恩與他的同事,、助手實現(xiàn)了核裂變反應，奠定下制造原子彈,、原子能和平利用的理論和實踐基礎(chǔ),。但在第二次世界大戰(zhàn)期間，哈恩竭盡其力不使德國獲得原子彈,。1958年,，由哈恩發(fā)起、50多位諾貝爾獎獲得者簽名的“宣言”指出：“在今天的戰(zhàn)爭中,，如果不加限制地使用一切可能的武器,，將會使地球沾染上放射性，其強度足以滅絕全人類,�,！�
核裂變原料主要是鈾,。在全球已探明鈾礦資源儲量中，澳大利亞占25%,，哈薩克斯坦占20%,，其他鈾礦資源儲量較多的國家有加拿大、俄羅斯,、烏茲別克斯坦和尼日爾等非洲國家,。日本曾在1955年12月制定的《原子能基本法》中就明確把釷與鈾并列為核裂變“原料”。2010年9月,，日本內(nèi)閣府原子能委員會代理委員長鈴木達次就核裁軍和防止核擴散提出“十項建議”中再次提出,，應開發(fā)釷核電技術(shù)。據(jù)科學家們估計,，全球釷礦資源儲量比鈾礦資源儲量多三,、四倍，分布在許多國家,，已探明釷礦資源儲量足夠世界使用100年,。釷在反應堆燃燒過程不產(chǎn)生钚——制造核武器的原料，不僅核廢料較少,，而且放射性也比鈾少得多,，是一種安全的核裂變原料。
“裂變”邁向“聚變”
鈾,、釷礦資源都是不可再生資源,。因此，一些國家正大力研發(fā)從核裂變邁向核聚變,。從核裂變邁向核聚變是核電業(yè)發(fā)展大勢所趨,。目前，受控核聚變領(lǐng)域的研發(fā)重點有二：一是利用氫同位素為原料,，二是利用氦-3為原料,。
氦-3是一種公認的高效、清潔,、安全核聚變原料,。椐科學家們估計，100噸氦-3就可提供目前全世界一年的能源使用量,。但是,，在地球上氦-3的儲量極少，不具有開發(fā)價值,。因此,，一些國家正在研發(fā)利用氫同位素為原料，即核聚變原料主要是氫,、氘和氚,。氘也叫重氫,，1公斤海水中含有0.034克氘，故地球海洋里有約23.4萬億噸氘,，足夠人類使用幾十億年,。科學家從一升海水可提煉1/6克氘,，其聚變后放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放的能量,。浙江大學物理學教授盛正卯介紹，從海水中提煉氘技術(shù)已掌握,，問題是核聚變過程中不能實現(xiàn)可控,，一旦解決了可控的核聚變難題，不僅將解決全世界的能源問題,，而且放射性微少,，不產(chǎn)生核廢料，對環(huán)境的污染很小,。
美國科學家希望通過模仿太陽中心核聚變能原理,，打造出微型“人造太陽”，為將來探索新能源帶來希望,。在加利福尼亞州弗莫爾市的“國家點燃設(shè)施”實驗室，科學家的目標是制造出1億攝氏度以上的溫度和比地球上任何地方大數(shù)十倍的壓力,，而產(chǎn)生此溫度和壓力的來源只是相當于針尖大小的一點氫燃料,。
《科技日報》2013年1月援引《科學》雜志網(wǎng)站提供的信息：歐盟負責核聚變研發(fā)工作的機構(gòu)——歐洲核聚變發(fā)展協(xié)會發(fā)布的歐盟聚變示范電站設(shè)計與開發(fā)路線圖，計劃于2050年建成一座未來可供工業(yè)界使用的原型聚變電站,。作為最主要的備用計劃,，路線圖倡導繼續(xù)仿星器的設(shè)計和開發(fā)。仿星器是一種替代性聚變反應堆,，其最大優(yōu)點是能夠連續(xù)穩(wěn)定地運行,。德國的溫特爾斯坦仿星器7-X(W7-X)將于2014年建成，科學家在W7-X反應堆安裝一種叫“仿星器”的設(shè)備,，旨在模仿恒星內(nèi)部持續(xù)不斷的核聚變反應,。
物理學家組織網(wǎng)站2013年9月援引勞倫斯.利弗莫爾國家實驗室報告稱，世界最大激光器,、被稱為“人造太陽”的美國國家點火裝置正距離其目標越來越近,，一個可持續(xù)核聚變反應裝置正在由夢想逐步成為現(xiàn)實�,！ 皵�(shù)十年后,，核聚變能源將替代石油等傳統(tǒng)燃料�,！�
探索未來能源
歐盟聚變示范電站設(shè)計與開發(fā)路線圖認為,，人類在利用聚變發(fā)電方面取得進展的關(guān)鍵在于“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”的實施,。
2005年6月，歐盟,、美國,、俄羅斯、日本,、韓國和中國的國際熱核聚變反應堆計劃六方代表在莫斯科達成協(xié)議,，確定法國南部城市馬賽附近的卡達拉舍為國際熱核聚變反應堆的建造地。國際熱核實驗反應堆計劃的目的是建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應堆,，其規(guī)模與未來實用型的核聚變反應堆相仿,，用以解決建設(shè)核聚變電站的關(guān)鍵技術(shù)問題。計劃建造的熱核實驗反應堆預計將耗資128億美元,，其中,，歐盟承擔40%，其他五方分別承擔10%,。這是除國際空間站外又一規(guī)模最大的國際科技合作項目,。2006年11月，歐盟,、美國,、中國、日本,、俄羅斯,、韓國和印度的代表在法國總統(tǒng)府愛麗舍宮共同簽署了國際熱核聚變實驗反應堆計劃聯(lián)合實施協(xié)定。國際熱核聚變實驗堆計劃正式啟動,，這是人類在核聚變研究,、共同探索未來能源的里程碑事件。
國際熱核聚變實驗反應堆的原理類似太陽發(fā)熱,，即在上億攝氏度的超高溫條件下,，利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能,。核聚變?nèi)剂想碗翱梢詮暮Ｋ刑崛�,，核聚變反應不產(chǎn)生溫室氣體及核廢料。由于原料取之不盡,、不危害生態(tài)環(huán)境,，因此，核聚變能源成為未來人類寄予厚望的新能源,。
國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)正在取得進展,將于2019年在法國開始試驗,。如果試驗成功，該項目獲得的數(shù)據(jù)將幫助ITER研究團隊設(shè)計一個在2040年前建成的、2000兆瓦至4000兆瓦的示范性核聚變電站,。一些專家預測,，人類有望在30至50年內(nèi)掌握核聚變技術(shù)，從而有效解決人類面臨的能源和環(huán)境問題,。
中國全面提升核安全水平
自1984年以來,，中國核能業(yè)發(fā)展迅速。目前中國已有商業(yè)運行的核電機組17臺,，總裝機容量1470萬千瓦,，在建核電站機組29臺，總裝機容量3057萬千瓦,，經(jīng)成為全球核電發(fā)展的重心之一,。
2012年10月，國務院批復《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠景目標》,，強調(diào)安全是核電發(fā)展的生命線,，全面加強核電安全管理，必須把安全第一的方針落實到核電規(guī)劃,、建設(shè),、運行、退役全過程及所有相關(guān)產(chǎn)業(yè),。2020年遠景目標具體包括：運行和在建核設(shè)施安全水平持續(xù)提高,，“十三五”及以后新建核電機組力爭實現(xiàn)從設(shè)計上實際消除大量放射性物質(zhì)釋放的可能性。到2020年,，核電安全保持國際先進水平,，核安全與放射性污染防治水平全面提升，輻射環(huán)境質(zhì)量保持良好,。在具體實施過程中，提高核電技術(shù)準入門檻,，需按照全球最高安全要求新建核電項目,，新建核電機組必須符合三代安全標準。
2013年10月,，在四川省綿陽參加中國科技城科技博覽會的中核集團工作人員表示,，中國自主三代核電品牌ACP1000已具備2013年底開工條件，同時,，多重防護措施保證其有能力抵御“福島式”核事故,。中國三代核電站建設(shè)穩(wěn)步推進，四代核電技術(shù)取得突破,�,！逗穗娭虚L期發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》確定，2015年將完成原規(guī)劃當中的在運4000萬千瓦核電裝機的目標，在建核電裝機規(guī)模有所上調(diào),，將略超過2000萬千瓦,；到2020年中國核電裝機容量將達到在運5800萬千瓦，在建3000萬千瓦,。
2013年10月,，英國政府與法國電力集團公司(法電集團)達成工程建設(shè)協(xié)議，后者將與法國阿海法核電集團以及中國兩家核電企業(yè)合作,，在英國興建兩臺第三代壓水堆核電機組,，總投資160億英鎊，法電集團將持股40%至50%,，阿海法將持股10%,，中國核工業(yè)集團和廣東核電集團有限公司將共同持股30%至40%。
