==================================== 二、核能与民用

核能发展的历史始于十九世纪90年代。

1895年，也就是东方的中国与日本之间发生甲午海战之际，德国的物理学家伦琴（Wilhelm Röntgen）发现了X射线现象，由此赢得了人类第 一块 诺贝尔物理学奖章。

1896年，法国物理学家贝克勒尔（Antoine Becquerel）发现了放射性。

1898年，居里夫人（Marie Curie）与先生比埃尔发现放射性元素钋。4年之后，经过漫长而艰苦的三年九个月的努力，居里夫人又发现了放射性元素镭。

二十世纪之初的1905年，号称人是人类的物理之年，那一年里，伟大的爱因斯坦连续地做出了几项影响未来世界的工作成果，其中最为重要的是，他提出了质能转换公式E=MC²。从某种意义上讲，正是他利用自己的业余时间所做的这项研究工作，为核能的发展奠定了一个极为重要的理论基础，由此改变了人类发展的方向。

1914年，第一次世界大战爆发，也正是在这一年里，英国物理学家卢瑟福（Ernest Rutherford）在实验室里，经过长时间的努力，发现了物质当中的原子核，随后将其命名为质子。

1929年，英国剑桥大学研究人员科克罗夫特（John Cockcroft）在剑桥卡文迪什实验室（Cavendish Laboratory）里，先是完成了强电磁铁的设计，之后又利用质子成功地实现了原子核的变换。

1935年，英国物理学家查德威克（James Chadwick）再为人类物理 学作出新贡献，带领着他的助手，他们发现了物质当中一个关键的元素－-－中子。

1938年，爱因斯坦的老相识，德国科学家哈恩（Otto Hahn）用中子成功地完成了对铀原子核的轰击，由此使铀原子发生分裂，裂变导致质量减少，放出大量的能量。铀原子裂变时射出2至3个中子，其中子又可造成下一个铀原子裂变，进而产生核裂变现象。

1939年，在得知德国核专家完成了原子核轰击实验之后，爱因斯坦急忙给美国总统罗斯福写信，建议美国方面一定要加快核能物理的研究，否则德国人将利用核裂变技术造出相关武器来，人类和平将受到巨大的威胁。

1941年，苏联卫国战争爆发之前，在几乎与外界完全隔绝的情形下，依靠独立自主研究，由物理学家弗廖罗夫（Georgy Flyorov）负责，苏联军方组织科学家们展开原子弹研制工作，并成功地实现了铀原子核的自发裂变。

1942年，在著名的意大利物理学家费米（Enrico Fermi）的领导之下，美国芝加哥大学搞出了人类有史以来第一座由7吨铀燃料构成的核反应堆（Chicago Pile-1）。费米与他的研究人员聚集在由石墨构成的型反应堆前，当控制棒缓慢地被拔了出来，计数器的声音由滴答声开始，最终变成一片轰鸣，人类的第一次核裂变连锁反应成功了，也正是这个反应堆为后来美国研制成功原子弹，提供了一个重要的实验基础。

1945年7月，在美国军方的督导下，由美国伯克利大学物理系奥本海默教授主导，经三年艰苦卓绝的奋斗，美国终于在新墨西哥州成果地引爆了人类第一颗原子弹，并于1个月之后，将原子弹扔到了死不投降的日本人头上。

爱因斯坦质能方程E=MC²为核能奠定了理论基础。在这一基础之上，人类开发、利用与推广了很多相关的核能技术。

像世界上很多高新技术一样，一项新技术从实验室被研制孵化出来后，通常会为国防所用，当事关国家安全的技术渐渐地不再领先时，很多技术就会通过军转民，或者说军民融合，以国家安全为核心的技术会慢慢地进入到以商业利润为核心的民用技术方面来。

核能技术最明显，1905年爱因斯坦推导出了E=mc²后，距离技术还很远很远。二战开始前，由于担心希特勒会将核能理论开发为原子弹技术，因而匆忙当中的爱因斯坦连忙给美国总统罗斯福写信，希望美国军方赶在希特勒之前，先将原子弹制造出来。

由此，从1942年曼哈顿项目开始实施，1945年核能裂变条件下的原子弹试爆成功，1950年核能聚变条件下氢弹试爆成功。至此，核能技术为军事服务的发展，基本没有再进一步开发了。因为谁都知道，以五十年代各核大国所拥有的核爆炸能力已经足以摧毁地球上所有的生命，绰绰有余了。再将核能用于军方用途，那人类离开毁灭不是以年月，而将是以分秒计了。

和很多技术一样，人类很多高超的技术，通常都首先用于国防工业，然后才会将相关的技术转化为民用。在这种背景之下，所有理性的科学家与工程师们会纷纷将目光转到核能的和平利用方面。

事实上，最早推动将核能用于和平事业的，恰恰是二战之后华沙条约的最高领袖斯大林。就在自己面前最大的对手美国杜鲁门总统下令加紧研制氢弹之际，斯大林却从莫斯科发出指令，在当时苏联西部平原的卡卢加州奥布宁斯克（Obninsk）地区建设一座核反应堆，尝试用于民用发电。项目工程的负责人指定为苏联核物理学家，科学院院士库尔恰托夫（Igori Kurchatov）。

核电站建设之际，为当时国家的最高机密，项目在完成之前，无数参与工程建设的普通工作人员，也不知晓他们埋头建设的工程到底是个什么性质的项目。

斯大林生前没有看到核能造福于人类的和平事业，就在他去世之后的第二年里，在即1954年，在库尔恰托夫院士的领导下，苏联建成了世界上第一座商用核电站——奥布宁斯克核电站（NPP of Obninsk）。这座原 子能发电站利用浓缩铀作燃料，采用石墨水冷堆，输出功率为5000千瓦。

有意思的是，斯大林去世之后，克里姆林宫的核心权力落到了年轻时靠反托洛茨基起家而深得斯大林宠爱的马林科夫（Georgy Malenkov）手中。此刻的马林科夫，担任着苏联部长会议主席，相当于中国的总理一职。在他的授权之下，1954年6月27日晚上，通过一位说着俄语的播音员，整个世界听到了一则初听不可思议，随后振奋无比的消息：在科学家和工程师的共同努力下，苏联建成了世界上第一座5000千瓦发电量的核电站，该核电站为苏联农业生产项目提供了所需的电力。

几年之后，从美国回到中国的大科学家钱学森，在大跃进运动发展的关键之际，曾对中共最高领袖谈起过核电用于农业生产方面的想法，他认为利用核能技术，中国农田里的庄稼很可能产量会提高数倍。有意思的是，中国的人民领袖相信了这种说法。

那一刻里，中国最高的工程科学学府清华大学也加紧地建立了一个院系，清华大学工程物理系，其学科培养方向定位于为中国核工业造就大量核物理专业的相关人才。如同今天的人工智能、金融管理与生命科学一样，上世纪五十年代，清华大学考分最高的学生，专业志愿填报的多是工物系。

六十多年来，核物理在许多国家的国民经济发展当中，扮演着重要的角色，当然这之中应用最多的还是核电站发电方面。

从核电站发展的范围上看，自上世纪五十年代，苏联首先建成人类第一座核电厂后，美国、法国、英国等当时的工业强国，纷纷跟上，也开始搞起了核电厂。后来那些绝对不允许开发核武器的日本与德国也将核能应用于和平发电方面。中国与韩国等有一定技术能力的发展中国家，后来也纷纷地搞起了核电站，用于发电。回头看，韩国当年建立的那些核电站，今天恰恰是威胁着整个人类继续生存的巨大隐患。

从核电站发展的技术年代上看，六十多年来，前后共分四代技术。

第一代核技术为属于原型堆核电厂，其发电单机容量通常为300M上下。

人类第一座用于商业之用的核电厂为美国杜肯轻公司（Dequesen Light Company）开发。电站地点为宾夕法尼亚州的希平港（Shipping Port）。建造时间为苏联宣布奥布宁斯克核电站为农业提供电力的两个多月后，建设期为三年，项目设计师为莱德克欧斯基（Alvin Radkowsky），工程投资7250万美元，生产能力为60MW，电站自1958年前后运营了20多年，于1982年停止运营生产。上世纪八十年代之际，当时人类的多数商用核电站的功率是1000MW，而希平港发电站发电能力仅为60MW，运营方不得不做出停止运营的决定。有意思的是，当年建造项目时的费用为7千多万美元，这次拆除项目的工作，竟花了近一亿美元。更有意思的是，根据当时的舆论，这次拆除工作，竟被认为是人类首次实现反应堆安全退役的一个光辉典范。

继苏联、美国等第一代核技术前后上马的反应堆还有法国的舒兹 (Chooz）核电站，德国的奥珀利海姆（Obrigheim）核电站与日本的美浜1号核电站等等。

上世纪70年代，由于中东战争等原因，阿拉伯国家带头抵制西方发达国家的亲以色列政策，前后分别于1973年及1979年两次削减石油产量，以示抗议，由于原油价格的大幅成长，直接导致了全球的能源危机。为了摆脱对石油天然气的依赖，很多发达国家纷纷投资建设核电站，致使一段时间里全球范围内竟同时上了几百台核电机组。经过近二十年的发展，七十年代的核能技术被称之为二代核电机组，以环路压水堆技术为主。为了经济上更有优势，这一代核技术的单机容量有了明显的提高，多数新建的机组能力都在600－1400MW。其中，美国西屋的M212产能为600MW，M312为1000MW，M314 为1040MW，S80为1050MW，M412为1200MW，M414为1300MW。 与此同时，法国核电企业在二代技术方面，也积极地走在前列，其生产的C型与P型反应堆技术和美国的M312及M414核电站相似。那段时间里，极度缺乏能源资源的日本与韩国政府也上马了很多类似标准的核电站。当年投资建设的4百多座核电站装机容量约3.7亿千瓦，其中多数目前仍在运营。

1979年3月间，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组发生事故，致使反应堆最终彻底瘫痪。整个事件从一个清洗设备的工作人员由于疏忽而出现了一个小的错误，最终竟演化为一场巨大的生态灾难，此事不仅惊动了全球的能源界，甚至造成了很多政府及民众对核安全提出了严重的质疑。

上世纪八十年代之后，各国的核能设计人员开始发展出了第三代核电站的安全和设计技术要求，新的堆型包括改革型的能动的安全系统与非能动的安全系统，新堆型立足于预防和缓解堆芯熔化。为防止出现意外的核泄漏，第三代核电站通常装备有特殊的蓄水池，一旦发生核事故，作业人员会利用蓄水池中的水注入堆中，以求降温应急之需。

目前在全球各地运行的第三代核电站，生产商提供的设备主要有美国西屋压水堆型的AP1000及沸水堆型的ABWR，再有就是法国阿海珐（AREVA）压水堆型的EPR系列机组。从安全性上考察，三代堆的安全系数要比二代堆得高出百倍以上。

进入二十一世纪以来，核能正在受到两方面越来越大的压力与挑战，一是民众对核废料的处理越来越不满，二是近年来全球各地的恐怖主义活动越来越猖獗，不管是哪方面出了问题，都将给人类的生态带来难以想象的灾难。为了进一步地提高核电站的运行安全，2000年以来，由美国能源部等核能监管机构牵头，会同其他核工业发达国家组建了第四代核能系统国际论坛（Generation IV International Forum, GIF），其工作设想为，制定未来核工业的发展规划，力争在未来的岁月里，为各国能源消费者设计出性能更强，运行更安全的第四代核能系统来，以更好地解决好核燃料与核废料的生态问题，同时更有效地防止出现非理性的核扩散问题，以给未来的人类提供更加安全可靠的能源。

从设计理念上看，第四代核电能系统主要有两类，一类为快中子反应堆，另一类则为热中子反应堆。从生态可持续发展理念上看，中子堆生成的核废料少，燃料增值的风险低，经济效益也更好。

其实从经济角度看，核能源要比传统的化石类能源经济的多。有专家统计，目前全球主要核燃料铀的储量大约为4百多万吨，从能源的转化与利用的角度看，1公斤的铀所能释放出来的能量大约为2700吨标动力煤所释放出来的能量。从这个意义上认识，目前人类的核资源比石油、天然气及煤炭等能源储量全部加在一起，要多出十几万倍。

以正在运营的核能发电与普通的火力发电做个比较，通常一座百万千瓦级的火力发电厂，每年需动力煤3百多万吨，从煤田的巷道、坑口、料场、车皮、码头，一路运过来，每天需要至少8列火车进出热电厂，算下来，每年光是运煤就需要动用2760列火车，别忘了把这么多的燃煤运来，烧掉后还要陆续将总量达4千多万吨的灰渣再从火力发电厂里给运出去。而一个生产同样电力的核电站其每年进出电站的燃料需要多少浓缩铀？只需要一个能运输30吨的卡车每年来回开一次即可。

更重要的是，同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3%的燃料28吨。目前全球铀市场的价格为多少？每磅约20美元。如此这般地算下来，不算生态成本的话，火力发电的千瓦成本价约为3美分，而核电发电的千瓦成本仅有1美分而已。算纯粹的经济账，核电便宜太多，如果再按2016年4月由联合国主导的《巴黎协议》（The Paris Agreement）所形成的 温室气体成本计算的话，核电生产成本真的不知比传统的火力发电低多少倍。

问题来了，既然核发电与煤发电两者成本相差如此悬殊，人类为何不把现有的火力发电厂全部用核电厂来替代呢？

这当中还有最令世人关切的事情没有聊到，那就是正常民用生活当中的核安全，以及非民用，甚至是非军用的核恐怖问题依然存在着。

要知道，当年那个第一个写出E=MC²公式的物理大师爱因斯坦，生前对自己与同行们将核能这个魔鬼从魔瓶里给放了出来，内心始终是有着一种负罪感的。

事实上，早在爱因斯坦还活着的时候，他心里就很清楚，不管是北大西洋公约的负责人下令将核武器扔到对方的脑袋之上，还是华沙条约军事集团的总管命令手下按下那些红色的核电钮，世界上的所有生物都将迅速地被消灭掉。

要知道，那可是上世纪五十年代的事情。

到了冷战发展至最为严峻的上世纪七十年代里，仅美苏两个超级大国核弹药库里的爆炸当量，就足以将这个世界摧毁几十遍的。

幸运的是，人类一直在战战兢兢的核恐怖里，侥幸地活到了今天。

聊起来，在过去的半个多世纪以来，人类多次差点集体地走向毁灭。真的是差点呵。

其中最接近让这个不停地旋转的地球突然间出现核死亡的历史节点有三，分别是发生在上世纪1962年10月底、1969年9月中及1983年9月底的那些时间里。