人类核工业的发展历程及前景

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1、人类核工业的发展历程及前景1896 年天然放射性的发现，揭开了现代科学技术崭新的一页。20 世纪中叶以来，核科 学技术和核工业取得了迅速的发展，实现了从基础理论研究到应用技术研究，从军事利用 到和平利用的重大转变。核技术已渗透到各个领域，它在经济建设、科学研究和社会生活 中应用广泛，效益明显，是当代技术宝库中的重要组成部分。随着核技术的成熟，核工业 的发展突飞猛进。核工业是从事核燃料研究、生产、加工，核能开发、利用，核武器研制、 生产的工业。是军民结合型工业。主要产品有：核原料、核燃料、核动力装置、核武器、 核电力，应用核技术等。核工业在国防中和国民经济中具有举足轻重的地位和作用。20 世纪

2、30 年代，随着核物理的，核能的利用被提上日程。40 年代初，美国为抢在 德国之前制造出原子弹， 集中一大批欧美科学家和工程技术人员， 投入巨大的物力和资 金，开始了核技术研究和创建核。1941 年 12 月 6 日， 美国总统罗斯福批准了著名的原子 弹研制计划“曼哈顿工程”;这是一个由政府控制的庞大的融科学技术、军事和工业为一 体的国防工程；它征调了全国最先进的技术设备和数千名科技人员， 投资达数十亿美元。 1942 年 12 月 2 日，由科学家 E. 费米领导的研究小组指导，开始建立世界上第一座核反应 堆；后来又陆续建立了三座生产钚-239 的石墨水冷反应堆和一个提取钚-239 的放射化

3、学工 厂，以及气体扩散和电磁分离铀厂。1945 年，美国研制生产出原子弹，其中一颗于当年 7 月 16 日进行了试爆， 两颗于当年 8 月 6 日和 9 日分别投到了日本的广岛和长崎。第二次 世界大战后，美国的核工业进一步发展， 除继续扩大易裂变物质的生产、大量进行核试验、 制造核武器外，也将核能利用作为船舰的动力，建设核电站；1957 年美国第一座核电站运 行，至今已拥有核电站上百座。前苏联于 20 世纪 30 年代开始从事核能研究，1943 年决定 研制核武器；1948 年第一座生产钚-239 的反应堆投入运行；1949 年 8 月进行了首次核试 验；1952 年第一座气体扩散工厂投产；1

4、954 年 6 月建成世界上第一座核电站， 至今已拥 有核电站几十座。英国和法国在第二次世界大战后开始建立核工业，分别在 1952 年和 1960 年进行了首次核试验。核工业在国防中具有重要的地位和作用。核武器比常规武器有更大的杀伤力和破坏 力，且造成放射性污染， 对环境生态有长期的、严重的后果。有鉴于此，核武器成了某些 国家军事战略的基础，如美国的“遏制战略”、 “大规模报复战略”、 “威慑战略”等，都是以强 大的核力量为后盾的；世界上许多国家也都很重视核技术和核工业的发展。毛泽东曾指出： “在今天的世界上，我们要不受人家欺负，就不能没有这个东西。 ”中国要打破帝国主义的核 讹诈和核垄断，维

5、护国家的安全，自立于世界民族之林，在国防上就不能没有完整的核工 业。在国民经济发展中，核工业也具有极为重要的作用。核工业从早期为军用服务发展 起来后，陆续转向为民用服务，如核能转换为电能 、热能、机械动力等。与有机燃料相比， 核燃料具有异常高的热值，成品燃料的贮存和运输费用较少，因而在选择核电厂址时，不 受燃料开采和加工地区的地理限制，从而适于在缺乏有机燃料和水能资源的地区提供能源， 也适于用作持久航行的远洋船舰的动力。核电站在正常运行情况下释放的有害物质比火电 站少得多，有利于环境保护。在一些国家和地区，核电已经能在经济上同火电具有同等重 要的意义。由于煤炭、石油、天然气、水资源有限，而人类

6、对能源的需求又在不断增长， 因此， 核电已被公认为是一种重要的能源。大力发展核电已成为世界能源发展的总趋势。 此外，核工业和核技术还向国民经济各部门提供多种放射性同位素产品、射线仪器仪表以 及辐射技术，在辐射加工、食品保鲜、辐射育种、灭菌消毒、医疗诊断、跟踪探测、测量 等科研生产方面发挥愈来愈大的作用。核科学技术的发展和核能的和平利用是 20 世纪人类 最伟大的成就之一。经过半个多世纪的发展，核能技术已经渗透到能源、工业、农业、医 疗、环保等各个领域，为提高各国人民的生活质量作出了重要贡献。核能技术的不断发展和进步，从利用裂变能到开发聚变能，寄托着人类对未来的期望，它将成为最终解决全球 可持续

7、发展的主要能源。世界核高科技产业发展起始于 20 世纪 30 年代到 40 年代初，那时，核物的一系列重 大发现和发展开辟了人类利用核能的新纪元。美国的民用核计划起始于 20 世纪 50 年代。 1953 年 12 月 8 日，艾森豪威尔总统发表了“和平利用原子能”的演讲，正式宣告美国核工 业开始向民用方面转移。1954 年美国颁布了新的原子能法 ，以形式确定了核能的和平 利用，此后美国开始利用军用核技术着手建造发电用的反应堆，1957 年，美国第一座核电 站希平港压水堆核电站投入运行。此后一系列示范核电厂相继建成，60 年代后期和 70 年代，美国核电工业迅速发展并商业化。美国核工业的第二次

8、军转民高潮起始于 90 年代初。 1990 年，美国能源部长 James 要求美国的三个主要核武器实验室洛斯？阿拉莫斯国家 实验室、劳伦斯？利弗莫尔国家实验室和桑迪亚国家实验室把工作重点从军用转向民用。前苏联在研制成功核武器之后，也将核技术转向了核电领域。1954 年，苏联利用石 墨水冷生产堆的经验，在奥布宁斯克建成了世界上第一座核电站。此后，苏联就一直在开 展有关大型的、具有经济效益的核电站建设的研制开发工作，并以较快速度建设了一批核 电站。总的来说，前苏联设计建造的核电站运行一直比较稳定，而且负荷因子很高，特别 是 VVER-440 型压水堆核电机组，多年来负荷因子一直位于世界前列。但是，

9、切尔诺贝利 事故暴露出了苏联核电站安全性上存在严重。尽管 VVER 型压水堆的安全性比切尔诺贝利 的大功率管式铀石墨堆要好得多，但在核电站仪器仪表控制系统等方面，苏联要大大落后 于西方核电先进国家。苏联解体后，大多数主要的核燃料循环设施和为核武器计划生产的 大量储存的核材料都留在了俄罗斯。在核电发展的同时，核科学技术在其他民用领域也得 到迅速发展。但是，核科学技术的本质特征是军民两用。由于核科学技术的综合性和敏感 性，所有核技术一直是国际所关注和严格监管的领域。除了放射性同位素和辐射技术在工 农医中外，其他核科学技术应用均和国防高科技产业紧密相关。1986 年，国际原子能机构出版了安全丛书，首

10、次提出了“安全文化”的概述，并在后 续的安全丛书中对其做了进一步阐述。与此同时，各核电营运单位核安全文化建设也开始 不断推进，但人们对核安全文化的认识还停留在态度和观念上，还未进一步深入到将态度、 观念真正落实到人的行为中。002 年，核电界经过激烈的辩论，进一步提出了核安全文化 的定义：一个组织的价值观和行为，以领导为楷模，并内化为员工的行为，致力于使核安 全处于最高优先的地位。定义第一次强调价值观和行为的统一，并重点强调全员的行为。 这是核安全文化的进一步的新发展。 然而，随着国家核电发展不断提速，核安全文化建设 的需求也不断突出，近期中国核电运行和建设过程中一些事件也凸显了以下的问题：

11、核安 全文化的稀释。随着核电快速发展，对核专业人员需求量也越来越大。大量外部非核领域 人员的加入，包括燃煤电厂员工、非核领域承包商、农民工等，稀释了核电企业原有的核 安全文化。更有少数人提出核电运营“去核化”.核工业能利用核能使之转变为电能、热能和机械动力，与有机燃料相比，核燃料 具有异常高的热值，单位质量核燃料产生的热量为有机燃料的兆倍。用它作为能源，成品 燃料的保存和运输费用很少，因而在选择核电站厂址时不受燃料开采和加工地区的限制， 适合于在缺乏有机燃料和水力资源的地区提供能源，也可作为持久航行的远洋船舰的动力。 核电站在正常运行情况下释放的有害物质比火电站的少得多，有利于环境保护，是一种

12、清 洁的能源。核电技术已经成熟，在一些国家，核电已能在经济上同火电相竞争。由于煤炭 和石油储量有限，能供开采利用的时间也是有限的，而利用水力发电，又受水利资源地域 上的限制，因此，利用核能发电，已被公认为一种替代能源。到 1985 年底，在全世界 26 个国家和地区有 374 座核电站在运行，总装机容量为 249754MW，约占世界电站总装机容 量的 15%左右。大力发展核能已成为世界能源发展的总趋势。但迄今广泛发展的热中子反应堆核电站，仅利用天然铀中含量约%的铀-235.为满足今后较长时间的能源需求，必须发 展快中子堆核电站。在这种反应堆中，能以工业规模将铀-238 转换为人工的易裂变核素钚

13、- 239,使铀资源的利用提高约 60 倍。法国和苏联已成功地建造和运行了快中子反应堆核电站。 预计到 21 世纪初，这种堆型将进入商用阶段。快中子反应堆核电站及其燃料循环系统将是 核工业的重要组成部分。远期则是发展利用氘氚核聚变产生能量的核聚变堆。向国民经济各部门提供多种放射性同位素产品、同位素仪器仪表以及辐射技术等 核技术，在辐射加工、食品保鲜、辐射育种、灭菌消毒、医疗诊断、示踪探测、分析测量 和科技生产等方面发挥愈来愈大的作用。放射性同位素和核技术应用的投资少、见效快、 收益大、能耗低、公害小，经济效益和社会效益显著。在国际上已迅速发展成为新兴的工 业，广泛用于国民经济工、农、医、科技等

14、各个领域。核工业的发展需要冶金、化工、机械制造、电子等工业的支持，从而也促进了它 们的发展。核工业所要求的耐辐射、耐高温、抗腐蚀、超导体材料将开辟新材料的发展途 径。核技术中的活化分析、示踪技术，提供了其他方法所不能解决的研究、分析手段。核 工业的发展还促进许多新的科学领域，如辐射化学、放射化学、辐射剂量学、核医学、核 电子学等的发展。核工业与国民经济各部门密切相关、相互促进。核电核电是利用核燃料裂变反应释放的能量而产生的电力能源，核电产业则是围绕核能 发电而形成的一系列经济活动，是关系到国民经济发展和国家经济安全的综合性很强的重 要产业。因此，一个国家能否拥有自己的核电产业，是衡量一个国家综

15、合国力的重要标志。 同时，核电作为一种清洁安全的能源形式，是调整国家电源结构，实现经济和生态环境科 学与协调发展、促进产业结构升级，以及在新形势下保持和提高国家核能力的基本保证。 然而，核电产业所固有的缺陷，即公众安全性所引起的争议，使当前世界核电发展面临着 困境。因此，如何积极有效并安全清洁地发展核电已成为理论界和世界各国关心的重要问 题。同样，尚处于“幼稚期”的中国核电产业如何选择其发展道路，已经成为中国能源工业 发展中急待解决的问题。核燃料核工业是一个完整的循环经济体系。核燃料循环产业是核科技工业的重要组成部分， 是我国战略核力量建设和核电事业发展的重要基础。包括铀矿地质勘查、铀矿采冶、

16、铀转 化、铀浓缩、核燃料元件加工制造、乏燃料后处理等环节。核工业是非常敏感和特殊的行业。军用核工业是大国军事战略的基石，是慑止战争、 保卫国家安全的重要手段。同时，核工业既可服务于军，又可服务于民；研究发展需要投 入巨大的人力和物力；行业发展需要有别于其他行业的特殊政策；涉及核安全、核不扩散、 放射性废物管理、核设施退役等非常敏感的。鉴于这些特殊性，尤其是安全与扩散问题等， 早在核高产业发展初期，就有许多国际组织来关注它的发展，如 IAEA、OECD/NEA、IEA 等，并且专门关注核工业某一特定领域的国际组织也陆续成立，如世界核运营者协会等。 冷战结束后，各国对军事战略进行了重大调整。但可以预见，在今后相当长的时期内，核 威慑作为有核国家军事战略核心的地位不会轻易改变。核工业加强政府集中管理的趋势。鉴于核高科技产业在国家安全战略中的绝对重要 地位，核大国和核门槛国家对核武器研制和核材料生产均采取政府集中管理的模式，即由 政府一个独立的高层次的部门统一管理。美国于 1947 年成立原子能委员会，管辖曼哈顿工 程及相关科研和生产部门。1973 年，美国通过能源改组法