§4核反應堆的建立

§4核反應堆的建立(1/3)

核反應堆，又稱為原子反應堆或反應堆，是裝配了核燃料以實現大規模可控製裂變鏈式反應的裝置。

原子能的和平利用標誌著人類改造自然進入了一個新階段。原子能是原子核發生變化時釋放出來的能量，對同等質量的燃料來說，原子能要比化學能大幾百萬倍。

早在1929年，科克羅夫特就利用質子成功地實現了原子核的變換。但是，用質子引起核反應需要消耗非常多的能量，使質子和目標的原子核碰撞命中的機會也非常之少。

1938年，德國人奧托.哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和鈾原子發生了碰撞。這項實驗有著非常重大的意義，它不僅使鈾原子簡單地發生了分裂，而且裂變後總的質量減少，同時放出能量。尤其重要的是鈾原子裂變時，除裂變碎片之外還射出2至　3個中子，這個中子又可以引起下一個鈾原子的裂變，從而發生連鎖反應。

1939年　1月，用中子引起鈾原子核裂變的消息傳到費米的耳朵裏，當時他已逃亡到美國哥倫比亞大學，費米不愧是個天才科學家，他一聽到這個消息，馬上就直觀地設想了原子反應堆的可能性，開始為它的實現而努力。

費米組織了一支研究隊伍，對建立原子反應堆問題進行徹底的研究。費米與助手們一起，經常通宵不眠地進行理論計算，思考反應堆的形狀設計，有時還要親自去解決石墨材料的采購問題。

1942年12月2日，在芝加哥大學斯塔格運動場的看台下麵，由費米領導建成了曆史上的第一座鈾—石墨反應堆。由於這個裝置很大，又為了保密，故把它叫“堆”，並沿用至今。當天下午3時　36分，裂變反應開始，鏈式反應持續28分鍾。從這個實驗堆中，製造出了0.5克鈈。這是人類曆史上第一次實現人工控製的核反應，為原子彈的製成提供了可靠基礎。經過不斷的試驗、研究，1945年7月，終於製出了三枚原子彈，並在新墨西哥州阿拉默果爾多空軍基地的沙漠進行了一次試驗。7月16日，人類曆史上第一顆原子彈開始起爆。爆炸的巨響在160公裏以外都可

聽到，高大的蘑菇雲上升到10668米高空。

麵對這個強大的爆炸，參與試驗的每一個人都感到恐懼。試驗成功後，美國迫不及待地將之用於實際戰爭。那個時候，德國已宣布投降，日本卻仍作困獸鬥。為了迫使日軍早日投降，減少美軍傷亡，同時威懾蘇聯，美國決定在日本本土投放原子彈。1945年8月6日，美軍在日本廣島、長崎投下兩枚原子彈，日本天皇不得不宣布無條件投降。可見，原子彈自其誕生之日起就顯示出無與倫比的巨大威力。

1954年蘇聯建成世界上第一座原子能發電站，利用濃縮鈾作燃料，采用石墨水冷堆，電輸出功率為　5000千瓦。1956年，英國也建成了原子能電站。

原子能電站的發展並非一帆風順，不少人對核電站的放射性汙染問題感到憂慮和恐懼，因此出現了反核電運動。其實，在嚴格的科學管理之下，原子能是安全的能源。原子能發電站周圍的放射性水平，同天然的放射性水平實際並沒有多大差別。

1979年　3月，美國三裏島原子能發電站，由於操作錯誤和設備失靈，造成了原子能開發史上空前未有的嚴重事故。然而，由於反應堆的停堆係統、應急冷卻係統和安全殼等安全措施發揮了作用，結果放射性外逸量微乎其微，人和環境沒有受到什麽影響，充分說明現代科技的發展已能保證原子能的安全利用。

總之，由於反應堆是一個巨大的中子源，因此是進行基礎科學和應用科學研究的一種有效工具。目前其應用領域日益擴大，而且其應用潛力也很大，有待人們的進一步開發。

前蘇聯於1954年建成了世界上第一座原子能發電站，掀開了人類和平利用原子能的新的一頁。英國和美國分別於1956年和1959年建成原子能發電站。到2004年9月28日，在世界上31個國家和地區，有439座發電用原子能反應堆在運行，總容量為364.6百萬千瓦，約占世界發電總容量的16%　。其中，法國建成59座發電用原子能反應堆，原子能發電量占其整個發電量的78%；日本建成54

座，原子能發電量占其整個發電量的25%；美國建成104座，原子能發電量占其整個發電量的20%；俄羅斯建成29座，原子能發電量占其整個發電量的15%　。我國於1991年建成第一座原子能發電站，包括這一座在內，現在投入運行的有9座發電用原子能反應堆，總容量為660萬千瓦。我國另有2座反應堆在建設中。我國還為巴基斯坦建成一座原子能發電站。

核能發電有一個重要的優點——非常清潔。與火電站相比，核電站從環保角度來講簡直就是做到了極致。火電站向大氣中釋放的放射性物質比核電站還多，同時它還向大氣中釋放大量的碳、硫和其他元素。

非常不幸的是，核電站的運行也存在一些嚴重的問題，鈾的開采和提純並不是非常清潔的過程。非正常運行的核電站能夠帶來大問題。

切爾諾貝利災難是最近的一個例子：切爾諾貝利核電站位於烏克蘭北部，距首都基輔隻有140公裏，它是原蘇聯時期在烏克蘭境內修建的第一座核電站。切爾諾貝利曾經被認為是最安全、最可靠的核電站。1986年一聲巨響徹底打破了這一神話。核電站的第4號核反應堆在進行半烘烤實驗中突然失火，引起爆炸，其輻射量相當於500顆美國投在日本的原子彈。爆炸使機組被完全損壞，8噸多強輻射物質泄露，塵埃隨風飄散，致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區遭到核輻射的汙染。

福島核電站（Fukushima　Nuclear　Power　Plant）是目前世界上最大的核電站，由福島一站、福島二站組成，共10台機組（一站6台，二站4台），均為沸水堆。2011年3月12日，地震導致日本福島縣第一和第二核電站發生核泄漏。大量放射性物質泄漏到外部，日本內閣宣布第一核電站的1至6號機組將全部永久廢棄。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根據國際核事件分級表將福島核事故定為最高級7級。

核電站的乏燃料在幾百年內都是有毒的，並且到目前為止，世界上沒有能安全、永久地存儲它們的設施。

（本章完）