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什么是核能

核能，又称原子能，是原子核中储存的能量，可以通过核反应从原子核中释放出来。核能有三种核反应释放形式：轻核聚变，指的是较轻的原子核聚合在一起释放结核能；重核裂变，是指较重的原子核分裂释放结核能；核衰变，是原子核自发衰变过程中释放能量。

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核能的特点

核能具有能量密集、功率高、易储存、清洁、经济的优点，缺点是存在核污染风险、热污染严重、投资成本大。

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核能发电与核电站发电原理

与火力发电相比，核电是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。核能转化为水和水蒸气的内能，内能再转化为发电机转子的机械能，机械能最终转化成电能。

核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时释放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

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为什么要发展核电？

核电是一种可靠的能源形式，可以提供稳定的电力供应。相比于风力和太阳能，核电不受天气和时间的限制。核电站突出的优点是只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。一座100万千瓦的火电站每年大约耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需三四十吨铀燃料，发电成本低于火电。核电的另一个优势是干净、无污染，几乎是零排放。最重要的是核电可以减少对进口能源的依赖，从而增强国家的能源安全，非常适合快速发展的中国。

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核电站都有哪些类型？

根据反应堆的不同，目前世界上核电站有压水堆、沸水堆、重水堆、快中子堆、改进型气冷堆、石墨堆及高温气冷堆等7类。相对广泛使用的是压水反应堆，压水堆是以普通水做冷却剂和慢化剂，是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。

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核电安全吗？

核电是高度复杂的技术和高度危险的能源形式，不过现代化核电站采取了多种措施来确保其安全性。只要核电站得到正确的设计、运营和废物处理，其危险性可以被控制在一定范围内。现代化核电站采取多层安全措施，包括被动安全系统、防堵安全系统等，以确保核反应堆在各种情况下的安全。新型反应堆可以采用自然冷却、无需电力、自动控制等技术，以提高反应堆的安全性。同时，新型材料和设备也可以提高核电站的安全性和可靠性。此外，核电站的设计考虑到了各种意外情况，例如地震、洪水、风暴等，以确保核反应堆的安全运行。核电站的安全问题主要是核泄漏和核废料的处理，目前已制定了国际安全标准。

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核燃料用过后应该怎样处理？

核工业生产和科研过程中产生的不同程度放射性的固态、液态和气态的废物，称为“三废”。这些废物中放射性物质的含量很低，但危害极大。普通外界条件对放射性物质基本上不会起什么作用。所以，在放射性废物处理过程中，除了靠放射性物质的衰变使其放射性衰减外，就只能采取多级净化、去污、压缩减容、焚烧、固化等措施将放射性物质从废物中分离出来，使浓集放射性物质的废物体积尽量减小，并改变其存在的状态，以达安全处置的目的。这个过程称为“三废处理与处置”。

核废料的处理原则是：尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用；对已产生的核废料分类收集，分别储存和处理；尽量减少容积以节约运输、储存和处理的费用；向环境稀释排放时必须严格遵守有关法规；以稳定的固化体形式储存，以减少放射性核素迁移扩散。

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核污水和核废水的区别

核废水是核反应堆的冷却水，不直接接触放射性物质。而核污水是经过放射性物质的冷却水，类似于蒸馏水和刷锅水的区别。中国使用化学沉淀法、离子交换法、吸附法、蒸发浓缩、生物分解、惰性固化、膜分离等方法处理核废水。日本福岛核电站为了冷却事故反应堆，一直不断地向核反应堆注入大量地下水，注入的地下水从反应堆流出时也把放射性物质带了出来，由此形成了带有放射性的污染水。

核能是可持续发展的能源，利用好核能，人类将从根本上解决能源问题。核电将在人类社会生活中继续发挥重要作用，成为能源问题和低碳战略的排头兵。

校对｜郑重

责任编辑｜毛念南

来源｜科普中国

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