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1、发展核化学的利与弊 达瓦潘多 陈静 顿珠次仁 （ 西藏藏医学院藏医药科技研究所， 西藏 拉萨 ） 摘 要： 阐述了核化学这一学科的相关知识及其应用， 尤其是在核能方面的应用。随着地球的化工燃料 越来越少， 核能作为一种新的清洁能源。越发被关注和发展， 同时也缓解了我们对能源的需要。但是， 任何事物的兴起都有它的两面性， 我们不能避重就轻， 不能畏首畏尾。找出发展核能的合理方向， 制定 最适合当前社会的发展方案， 才能更好的发展核能。 关键词： 核化学 核能 发展 利弊 核化学的由来 核化学是用化学方法或化学与物理相结合的方法 研究原子核及核反应的学科。 核化学起始于 年居里夫妇对钋和镭的分离
2、和鉴定。后来 年左右的时间内， 通过大量化学上的 分离和鉴定， 以及物理上探测、 和射线等技术的 发展， 确定了铀、 钍和锕的三个天然放射性衰变系， 指 数衰变定律， 母子体生长衰变性质， 明确了一个元素可 能具有不止一个核素的同位素概念， 以及同一核素的 不同能态等事实。此外， 还陆续找到了其他十几种天 然放射性元素。 年卢瑟福等发现由天然放射性核素发射的 粒子引起的原子核反应， 导致 年小居里夫妇制备 出第一个人工放射性核素 磷 。由于中子的发 现和粒子加速器的发展， 通过核反应产生的人工放射 性核素的数目逐年增加， 而 年哈恩等发现原子核 裂变更加速了这种趋势， 并且为后来的核能利用开辟
3、 了道路。 核化学的研究范围 核化学主要研究核性质、 核结构、 核转变的规律以 及核转变的化学效应、 奇特原子化学， 同时还包括有关 研究成果在各个领域的应用。核化学、 放射化学和核 物理， 在内容上既有区别却又紧密地联系和交织在 一起。 放射性核经过衰变（ 如发射氦核、 电子、 光子、 中子 或质子， 俘获电子和自发裂变等） 最终成为稳定核。核 不仅可处于相对稳定的基态， 还可以处于能量稍高的 激发态。处于激发态的核也有以上各种性质， 一般以 发射光子的方式到达基态。反应堆产生的中子引起的 核反应是新核的一个重要来源， 现已找到 多种不 稳定核素， 但仍有很多尚待发现。它们的寿命极短， 需
4、要产物核的快速传输、 快速化学分离和在线同位素分 离技术才能鉴定它们。重离子核反应是发现新元素的 主要途径。在核转变中， 产物核由于动量守恒获得反 冲动能， 这一能量足以使起始核所属原子与周围原子 之间的化学键断裂， 从而形成脱离原来分子的具有一 定动能的热原子。在核衰变中， 有时会因电子震脱或 空穴级联而引起化学变化（ 见核衰变化学） 。核转变过 程中产生的热原子与周围介质之间所起的化学变化就 是热原子化学研究的内容。 核化学研究成果已广泛应用于材料科学、 环境科 学、 生物学、 医学、 地学、 宇宙化学、 考古学和法医学等 领域。 核化学之核能 核能（ 或称原子能） 是通过转化其质量从原子
5、核释 放的能量， 符合阿尔伯特爱因斯坦的方程 ， 其中能量，质量， 光速常量。这里光速常 量是一个很大的数值， 可以看出， 即使很小的质量的物 质， 也可以发出巨大的能量。核能有三种核反应： 核裂 变， 打开原子核的结合力； 核聚变， 原子的粒子熔合在 一起； 核衰变， 自然的慢得多的裂变形式。核能的开发 和利用主要集中在核电站、 核武器、 核潜艇三个方面。 核电站是利用原子核裂变时放出的核能来发电的电 厂， 反应堆是核电站的核心。核反应堆是一种能持续 进行可控链式反应的装置， 能发生核裂变的燃料有铀 、 铀 、 钚 。目前正在运转的核电厂所 学术探讨 西藏科技 年 期（ 总第 期） 使用的是
6、铀 。用慢中子轰击铀 时， 就会发 生裂变反应： （ 慢）较重碎核轻核碎核 中子。用爱因斯坦公式计算： 在核裂变过程中， 每克 参加反应的 可以放出约 的能量， 而 每克煤完全燃烧时所放出的热量约为 。也就 是说， 克铀 裂变所产生的能量相当于 克煤燃烧时所放出的能量。可见核能是多么巨 大。核反应堆的发展是循序渐进的。一般来说， 按照 科技难度的不同， 分为热中子反应堆、 快中子反应堆和 可控聚变堆三类。核武器是利用核反应在一瞬间放出 巨大的能量， 造成大规模杀伤破坏作用的武器， 包括原 子弹、 氢弹和中子弹。核潜艇是在常规潜艇基础上发 展起来的， 以压水堆作为它的核动力装置。 核能的用途 核
7、能应用作为缓和世界能源危机的一种有效的措 施是有许多的优点的， 最重要的就是污染小， 对环境没 有很高的污染负荷。利用核反应堆中核裂变所释放出 的热能进行发电。核能发电不会排放巨量的污染物质 到大气中， 不会造成空气污染。尤其是同火电站相比， 核能发电不会产生地球温室效应的“ 罪魁祸首” 二 氧化碳。核电站设置了层层屏障， 基本上不排放污染 环境的物质， 就是放射性污染也比烧煤电站少得多。 据统计， 核电站正常运行的时候， 一年给居民带来的放 射性影响， 还不到一次 光透视所受的剂量。 从燃料资源上而言， 地球有望供应。世界上有比 较丰富的核资源， 核燃料有铀、 钍氘、 锂、 硼等等， 全球
8、铀的储量约为 万吨。地球上可供开发的核燃料资 源、 可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。 核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍， 故 核能电厂所使用的燃料体积小， 运输与储存都很方便。 例如， 核电厂每年要用掉 吨的核燃料， 只要支标 准货柜就可以运载。如果换成燃煤， 需要 万吨， 每 天要用 吨的大卡车运 车才够。 当然核能发电的成本较不易受到国际经济情势影 响， 核燃料不是一种日常生活燃料， 不象石油一样会引 发战争。也不会受到经济等因素的影响， 成本来源较 其它发电方法更为稳定。 核能的弊端 虽然核能的发展有许多优点， 但是我们普通人对 核电站的认识基本偏向负面。最让人恐惧的就是核辐 射
9、污染。虽然核能发电的技术已经非常成熟， 但包括 核泄露和核废料处理对环境生命产生致命伤害的核辐 射污染时常遭到部分环保人士的反对。此外， 还存在 热污染等情况。 核废料处理需严谨。使用过的核燃料， 虽然所占 体积不大， 但因具有放射性， 因此必须慎重处理。一旦 处理不当， 就很可能对环境生命产生致命的影响。核 废料的放射性不能用一般的物理、 化学和生物方法消 除， 只能靠放射性核素自身的衰变而减少。核废料放 出的射线通过物质时， 发生电离和激发作用， 对生物体 会引起辐射损伤。 目前， 国际上处理高放射性核废料的方式主要有 “ 再处理” 和“ 直接处置” 两种。“ 再处理” 主要是从核废 料中
10、回收可进行再利用的核原料； “ 直接处置” 是指将 高放射性废料进行地下埋藏， 一般经过冷却、 干式储 存、 最终处置三个阶段。美国就一直采取地下掩埋的 措施来处理核废料。在内华达州北部的丝兰山脉， 已 有 万个 吨的处理罐被埋在地下几百米深 处的隧道里。 核能发电热效率较低， 因而比一般化石燃料电厂 排放更多废热到环境里， 故核能电厂的热污染较严重。 同时， 核能发电被认为存在风险。核裂变必须由人通 过一定装置进行控制。一旦失去控制， 裂变能不仅不 能用于发电， 还会酿成灾害。全球已经发生了数起核 泄露事故， 对生态及民众造成了巨大伤害。有些环保 人士就认为， 和其他可再生能源相比， 核能并
11、不是一种 安全的能源。 我国发展核化学的前景 节能减排目标的制订、 能源结构调整， 中国核能发 展空间巨大。 我国核电经过 多年的发展， 核电设计、 建设和 运营水平明显提高， 核电工业基础已初步形成。进入 世纪后， 我国核电发展方针由“ 适度发展” 到“ 推进 发展” ， 最后确定为“ 积极发展” 。 据统计， 截至 年， 我国已建成的核电装机容 量为 万千瓦， 而在建与已获准的装机容量也达 万千瓦， 居世界核电在建规模之首。预计 年， 建成核电装机容量为 万千瓦， 在建 万千 瓦， 占总装机容量的比例由调高至。依据这个 目标， 按照 元千瓦的造价， 整个核电市场的空 间年均将有 亿元， 行业前景非常可观。 从全球看， 利用核能产生核电的比重占 的国 家已经很多。而我国当前利用核能产生的核电在整个 电力装机容量中的比重仅为， 因此中国未来核能 发展有很大的空间。 编校 陈莎莎 西藏科技 年 期（ 总第 期） 学术探讨
