1.什么是核能

核能(或稱原子能)是通過核反應(yīng)從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc² ，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速。核能可通過三種核反應(yīng)之一釋放:1、核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)合能。2、核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)合能。3、核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。

2.核能的優(yōu)點(diǎn)

#1釋放能量大。1千克鈾235裂變所釋放的能量是燃燒1千克煤釋放的能量的270萬倍;而1千克氘、氚混合物聚變所釋放的能量比1千克鈾235的裂變所釋放的能量還要多4.14倍。

#2原料儲(chǔ)量豐富。聚變材料氘蘊(yùn)藏在自然界的水中。1千克海水中能提煉出0.03克的氘。但這一點(diǎn)點(diǎn)氘，通過聚變反應(yīng)就能釋放出相當(dāng)于300升汽油的能量。而全球的海水中共含有40萬億噸氘，可以滿足人類幾十億年的需要。氘、氚核聚變所用的氘，由于具有衰變性，在自然界中幾乎不存在，但可以通過使鋰吸收中子的方法得到。地球上的鋰，足夠使熱核技術(shù)發(fā)展到完全以氘、氘核聚變代替氘、氚核聚變的時(shí)代。

#3開采成本低廉。目前制取1千克裂變材料濃縮鈾的費(fèi)用約為1.2萬美元，而制取1千克聚變材料氘只需300美元。從而大大降低了成本。

3.核能的應(yīng)用領(lǐng)域

核能發(fā)電

2020年，我國有70%到80%的石油要從國外進(jìn)口，隨著對石油天然氣等化石資源進(jìn)口的依賴越來越大，我們國家迫切需要核能來解決能源危機(jī)。因?yàn)楹四茈m然不是可再生資源，但是它是一種清潔能源。

舉個(gè)例子，核電站每年要用掉80噸核燃料，那么兩支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以將全部的核燃料運(yùn)完，但如果要達(dá)到同樣發(fā)電效果的話，則需要燃燒515萬噸煤，需要用705個(gè)裝載量20噸的大卡車才能運(yùn)走。這意味著使用核燃料的話，其成本不僅遠(yuǎn)低于燃煤，還能緩解交通運(yùn)輸壓力。

軍事領(lǐng)域

既然核能可以轉(zhuǎn)化為熱能，而熱能又能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝敲凑羝涂梢酝苿?dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。世界各國軍隊(duì)的大部分潛艇和航空母艦都以核能為動(dòng)力。

1961年，世界上第一艘核動(dòng)力航母“企業(yè)”號建成服役。它有驚人的續(xù)航力和更大的機(jī)動(dòng)性，每一次更換核燃料后，都可以再連續(xù)航行10年。“企業(yè)”號的出現(xiàn)，標(biāo)志著航空母艦的發(fā)展進(jìn)入了新紀(jì)元。

科學(xué)考察

破冰船由于其特殊的工作性質(zhì)，需要依靠自身動(dòng)力強(qiáng)行沖擊冰面以達(dá)到破冰效果，因此對船體的堅(jiān)固程度要求相當(dāng)高。雖然破冰船不需要高速行駛，但卻需要強(qiáng)大的馬力來對付足夠堅(jiān)固的浮冰，所以，核動(dòng)力破冰船的優(yōu)勢遠(yuǎn)大于其他動(dòng)力的破冰船。目前，我國新一代核動(dòng)力破冰船雪龍3號的招標(biāo)工作已經(jīng)啟動(dòng)，西方國家認(rèn)為我國此次制造的核動(dòng)力破冰船標(biāo)志著中國將在水面艦艇用反應(yīng)堆的道路上跨出重要的一步。

核能除了能幫助我們更了解地球，還能幫我們更了解宇宙。目前，運(yùn)用于航天器上的核電源放射性同位素電源技術(shù)(RTG)已經(jīng)比較成熟，在國內(nèi)外航天中應(yīng)用廣泛，美國光從1961-2011年就發(fā)射了27個(gè)帶有RTG技術(shù)的航天器。而我國也從上世紀(jì)開始研究屬于我們自己的核動(dòng)力航天器研發(fā)計(jì)劃，中國航天科技公司甚至計(jì)劃2025年研制出可以重復(fù)使用的航天飛機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)水平起降，用于太空旅游。嫦娥三號的總設(shè)計(jì)師孫澤周也說：“從技術(shù)發(fā)展上來講，如果以后要對比如木星這些距離太陽更遠(yuǎn)的行星進(jìn)行探測，完全依靠太陽能不太現(xiàn)實(shí)，這時(shí)對空間核動(dòng)力的應(yīng)用就會(huì)有比較大的需求 。”

醫(yī)療領(lǐng)域

核能在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用，最常見的莫過于大家都熟悉的X光和核磁共振檢查了。我們在醫(yī)院里拍片、做胸透等，主要利用的就是加速后的電子撞擊金屬靶制造的X射線，用于探測骨骼和軟組織是否產(chǎn)生了病變。

但除了X射線外，原子衰變裂解時(shí)放出的伽馬射線(γ射線)，由于具有穿透性和對生物細(xì)胞的破壞作用，被廣泛用于醫(yī)療用品消毒方面，還能對患有特定腫瘤的患者定向發(fā)射治療。數(shù)據(jù)顯示，2015年我國放療單位共有各類放療設(shè)備2849臺(tái)，伽馬刀和X刀約占13.4%。而核磁共振沒有放射性，對人體非常安全，主要用于腫瘤、心臟病及腦血管疾病的早期篩查。

日常生活

X射線可不光能在醫(yī)院使用，在飛機(jī)場、火車站、地鐵站等需要安檢的地方，我們攜帶的行李都要經(jīng)過X射線安檢儀。不過行李安檢儀的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于醫(yī)療診斷用的X光機(jī)，人在靠近X射線安檢儀5厘米的地方停留50個(gè)小時(shí)，才會(huì)有相當(dāng)于1次X光胸透的輻射量。

除了安檢儀，屋里安裝的煙霧報(bào)警器也是核能紫菀生活中應(yīng)用的例子，它的傳感器內(nèi)也使用一種放射性物質(zhì)：镅-241。這種放射性物質(zhì)能夠產(chǎn)生電流，當(dāng)煙霧中的煙粒子進(jìn)入傳感器后，就會(huì)擾亂電流，從而導(dǎo)致報(bào)警器響起聲音。

4.核能的發(fā)展前景

首先，核能在未來將成為主要的清潔能源形式之二。隨著全球人只的不斷增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的而求也在不斷增加。同時(shí)，環(huán)保竟識(shí)的提高也促使人們轉(zhuǎn)要加環(huán)保清潔的能源形式。而核能通過核反應(yīng)產(chǎn)生的能量，不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)和排放物，因此被認(rèn)為是最清潔的能源形式之一。而且，核能發(fā)電也非常可靠，不會(huì)受自然災(zāi)害和惡劣天氣的影響，因此可以保障能源的穩(wěn)定供應(yīng)。

其次，核能在未來還將發(fā)揮重要的作用。隨著科技的不斷進(jìn)步和核能技術(shù)的不斷改進(jìn)，核能在未來將變得更加安全、高效。例如，目前正在研究使用釷钚燃料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈾燃料，這種燃料具有更高的燃燒效率和更少的放射性廢物產(chǎn)生，因此可以減少對環(huán)境的污染。而且，核能還可以用于其他領(lǐng)域的應(yīng)用，例如飛行器動(dòng)力和軍事用途。

再次，核能在未來將成為多元化能源供應(yīng)的重要組成部分。由于各個(gè)國家之間的能源依賴程度不同，以及國內(nèi)的資源分布不均衡，因此在未來各國將更加重視多元化能源供應(yīng)的重要性。而核能因其穩(wěn)定的供應(yīng)、高效能、清潔環(huán)保等優(yōu)勢，成為了一個(gè)理想的多元化能源供應(yīng)解決方案。同時(shí)，通過不斷發(fā)展新技術(shù)，使得核能的投資成本逐漸降低，可以提高能源供應(yīng)的靈活性和可控性。