核能解釋：核能原理以及和平利用核能的方式——輕水反應堆

​ ​「核能」這個名字大家應該都是「耳熟能詳」了。它最早被人們熟知是始於1940年。第二次世界大戰的原子彈恐慌之後，核能成為了大戰的副產品，人們希望核能以和平的方式幫助世界上恢復原狀。每個人的想像都天馬行空。電力會自由無限制地生產出來嗎？核能能幫助解決南極冰川融化嗎？會有核動力汽車，飛機，或房子嗎？似乎這只需要幾年的研究就能實現。但事實真的如此嗎？先不管它會不會幾年實現，但有一件事是肯定的：未來是屬於核能的。

​ ​關於核能我們或許只知其一，不知其二。名字雖熟，但它到底是什麼，想必有些朋友可能不懂。核能（或稱原子能）是通過核反應從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特愛因斯坦的質能方程E=mc，其中E=能量，m=質量，c=光速。　　

核能可通過三種核反應之一釋放：　　

1. 核裂變，較重的原子核分裂釋放結合能。　　
2. 核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結合能。　　
3. 核衰變，原子核自發衰變過程中釋放能量。

​ ​這些解釋看著簡單，但是真正了解起來卻很難，實際實踐起來更是困難重重。事實證明，核能是非常複雜和昂貴的。在原理上，核能似乎很簡單，但在實踐中卻很困難。同時一些私營企業認為核能太危險了，作為投資；大多數人寧願堅持天然氣、煤炭和石油。但也有許多人當時不想放棄，一個對於核能時代的承諾；一個新時代激動人心的技術，和極其廉價的電力的激動前景，人類將不再受石油和天然氣進口的限制。某些情況下，也出於一個掌握原子彈的秘密願望，這些原因提供了一個強大的動力繼續前進。

​ ​核電站終於在中東戰爭導致全球油價飆升時的1970年代初期投入運營。現在，核電站由於商業利益巨大，人們巨大和投資使核電站以一個令人眼花繚亂的速度快速發展。在那時，在1970~,1985年期間，人們建造了目前超過一半的核電站。現在建造反應堆時，我們有多少種不同類型，可以給我們選擇呢？令人驚訝的是，一個不被看好的失敗者贏得了勝利：輕水反應堆。它並沒有什麼革命性的意義，也不被大多科學家看好，但是它有一些決定性的優勢——比其他核電站更便宜的價格。

那麼，輕水反應堆的原理是什麼？它的基本原理其實非常簡單：它通過人造鏈式反應堆加熱水。核裂變放出的能量是任何其他化學反應釋放出的幾百萬倍。極其不穩定的重元素，如鈾- 235,經過中子的「狂轟濫炸」。中子被吸收，但鈾是不穩定的。大多數時候，它立即分成快速移動的更輕元素，並輻射出更多額外的自由中子，以輻射的形式釋放能量。中子產生的輻射加熱周圍的水，而其他中子繼續將鏈式反應持續下去，在緊密的鏈式反應中釋放更多的中子和輻射。

​ ​與原子彈恐怖的快速反應不同，在我們的輕水反應堆，需要有慢化劑控制中子的能量。通常來說，水就承擔了這個工作，這十分實用，因為中子釋放的能量在水轉動渦輪發電的同時就被緩慢消耗了。輕水反應堆變得流行，因為它不僅簡單，而且便宜。然而，輕水反應堆既不是最安全的，也不是最高效的反應堆，在結構上輕水反應堆也不簡單。

​ ​儘管建造新核電站的事情已經討論了十幾年，但在1979年，賓夕法尼亞州三裡島核電站因核心融化險些造成大災難。1986年，歐洲中部車諾比核電站災難直接在人們頭上籠罩了一朵核烏雲，2011年，日本的福島災難又引發了新的討論和擔心。在1980年代有218個新核反應堆投入運營，但從80年代開始核電站的的數量，和全球電力生產的份額卻停滯不前。那麼，今天的形勢怎麼樣呢？

​ ​今天，全球有10%的電力是由核電站提供的。在31個國家中約有439座核反應堆。在2015年大約70個新反應堆正在建設，尤其是一些對核電站極其熱衷的國家，核電站的數量正在快速增長。全球總共有116個建築新反應堆的計劃。目前大部分核反應堆建造在超過25年前，用的還是相當古董的技術。其中有80%是輕水反應堆。今天，許多國家都面臨著一個選擇：昂貴的升級老化的反應堆，可能更有效率，但更少的測試模型，或者移向新的核能技術獲得更便宜的價格和環境效益。

​ ​現如今，地球上的天然氣和石油能源儲備已經所剩無幾，同樣帶來的環境汙染也是日益嚴重的，所以核能在一定程度上可以緩和這些問題。也將是未來發展的趨勢。但是有利即有弊，核能利用帶來的的必然產物——核輻射，會直接危害動植物的健康，高強度的核輻射甚至有致命作用。亦如日本的福島核電站洩漏，車諾比等悲劇的發生，也是在無時無刻地提醒著我們人類，小心小心再小心。

​ ​核能的一路發展也是充滿了荊棘，你怎樣看待核能呢？你覺得它會是未來發展的趨勢嗎？歡迎在下方評論區留言。關注我，不迷路，我會帶給你更多科普知識。好了，今天的分享就到這裡了，我們下期見！

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