5核電站作為一種新能源的特點1）核電站的經濟性一座1000MW的核電站，每年只需30噸左右的核燃料，而同功率的煤電站，每年需330萬噸的煤炭。發電站每度電的成本包括建造投資費、燃料循環費及運行維護費。建造費燃料費核電站60~70%~30%煤電站20~30%60~70%核電站的建造費較高，約為同規模的煤電站的1.5倍，由于燃料成本是長期起作用的因素，所以核電成本低于煤電（絕大多數發展核電的國家都如此）。2）核電站對改善環境起重要作用一座1000MW的煤電站，一年要向大氣排放77萬噸的煙塵，6.1萬噸CO2，1.3萬噸氮氫化物，630公斤強致癌物質3-4苯并芘（每1000m3空氣中苯并芘增加1微克，肺癌放生率就增加5-10%）。核電站不排放。由于煤渣及飄塵中含有鈾、釷、鐳和氡等天然放射性同位素，加上火電廠中煤的吞吐量大，又無防護措施，所以火電廠排放到環境中的放射性，比同規模的核電廠大幾倍到幾十倍，正常運行下核電廠放射性只有本底放射性的1%，火電廠消耗的煤太多，放射性污染難以控制。3）核電站的安全性核燃料在反應堆中裂變時，產生大量的放射性物質，因此，核電站是一個有很大潛在危險性的能源設施，對它必須處處設防，避免各種可能事故發生。核電站設計的安全標準很高，這是它建設投資成本的重要原因。壓水堆核電站有4道安全屏障：二氧化鈾陶瓷塊可耐高溫，燃料組件包殼有很好密封，整個堆芯密封在壓力容器（厚20cm的鋼）內，有堅固的安全殼；因此安全性能夠保證。兩次嚴重人為核事故：1979年美國三里島核電站二回路故障，造成失水，無法導出余熱，部分燃料棒熔化、破損，放射性泄漏，但對環境影響不大。1986年切爾諾貝利核電站嚴重事故，也是人為造成的。停堆進行電機性能試驗，切斷安全保護系統，將堆內大部分控制棒迅速拔出，剩下8根時，反應堆功率失控，被切斷的安全保護系統無法動作，引起爆炸與燃燒，堆芯熔化，放射性嚴重泄漏，大范圍污染環境和大量人員死傷（31人死亡、203人放射病、400萬人低劑量輻射）。發生事故技術上的原因：石墨水冷堆是軍用生產堆基礎上發展起來的，安全性低，體積龐大，為節省造價，無安全殼，發生事故時無法挽救。壓水堆有多道保護屏障，是安全可靠的!6核裂變彈（原子彈）用235U或239Pu作燃料常密度r0下，無反射層，球體形狀的臨界質量：

235U

239Pu

MCO

~50kg

~16kg

密度r時的臨界質量：例如，當r=2r0時，235U

及Pu裸球的臨界質量就分別減為~12.5kg及~4kg。1）壓攏型（“槍式”）：初始狀態為分開的兩部分（譬如說，兩半球），每一部分都次臨界（譬如說，<40kg235U)，然后用炸藥使兩部分很塊壓攏，達到高超臨界。2）壓緊型（“內爆式”）：初始狀態為次臨界狀態的球（譬如說，常密度時30kg的235U球），然后用炸藥從四周向內爆壓，將鈾的密度很塊壓到兩倍以上，達到高超臨界，壓緊型用核燃料省，效率高。中心用中子點火器點火。原子彈結構原理中國第一次核試驗的蘑菇云7加強彈、氫彈和中子彈1）加強型彈原子彈外圍加一層6LiD，其外再加238U或天然鈾包殼。利用原子彈爆炸時放出的中子，和6Li反應產生3H（氚）：所產生的3H再和氘D（即2H）在原子彈所提供的高溫下產生熱核聚變反應：反應中放出的高能中子（能量達14MeV左右），可使238U發生裂變，加強原子彈的威力。2）氫彈以6LiD為主要裝料，用原子彈扳機提供的能量使6LiD達到高密度和高溫狀態，扳機提供的中子引發上述、兩反應的快速循環。AZYUL氫彈結構原理由于不受臨界尺寸的限制，6LiD裝料可以很多，使氫彈達到幾百萬噸TNT當量以上的威力。調節238U或天然鈾包層的厚薄可以增加或減少氫彈威力中的放射性成分（來自裂變產物）。第一次氫彈試驗成功3）中子彈以氘（2H）及氚（3H）為主要裝料，利用（盡可能小的）原子彈扳機提供的高溫，引發熱核聚變反應可用鈹的（n，2n）反應，增加中子產額。（鈹作包殼材料）：

8受控熱核反應1）要實現聚變潛能的和平利用，必須設法使氘-氘或氘-氚的熱核反應能受到人工控制。控制的難點在于：在能夠有效進行熱核反應的高溫（108

K以上）下，氘、氚都會電離，變成等離子體狀態，其熱運動不易約束（因容器也會氣化），而易飛散。若飛散過快，就來不及進行深度的熱核反應。太陽和恒星內部進行的熱核反應，受引力約束，不致飛散；相反，可以抗衡引力坍縮的傾向。地球上引力不足以約束高溫氘、氚等離子體；已知的約束方法是：1磁約束；2慣性約束。（參看書P.50－51）約束高溫等離子體的勞遜判據：DT反應DD反應n=粒子數/米3，t＝約束時間（秒），T=溫度

受控熱核聚變研究的重要里程碑1991年11月9日，英國牛津附近的歐洲聯合核聚變實驗室的裝置JET首次成功地實現了受控熱核聚變的試驗。這次試驗使用了0.2克氚，以86%氘和14%氚的比例混合氘和氚。實驗中費了15MW電“點火”，使裝置內達到了3108K,聚變持續了2秒鐘，產生了1.7MW的電能，核聚變特征乘積ntT達到9.51020m-3·s·keV已十分接近ntT51021m-3·s·keV的指標要求，能量的輸出與輸入之比為1.7:150.11，說明，它離聚變能的商業性開發還相差很遠。1993年12月9日~10日，美國普林斯頓大學等離子體實驗室的托卡馬克聚變試驗反應堆TFTR進行了4次氘氚實驗；最后一次的最高輸出功率為6.4MW，實驗中使用了50%的氘和50%的氚的混合物，溫度達3~4億度，消耗能量20MW。L=6.4:20=0.32。1994年5月的實驗：9:20=0.45TFTR是美國能源部耗費14億美元建造的，年度經費預算1億美元。它還不能達到得失相當。必須擴大規模，使它輸出的功率不但能補償“點火”消耗的電能，還能產生約束等離子體的電磁場線圈所需的電能（約為點火電能的5倍），并使約束時間每次超過1小時。美國、歐共體、日本及俄國曾計劃設計、建造一個規模更大的裝置——國際熱核試驗性反應堆ITER，費用估計將達1000億美元以上。后來因美國的不積極，進展部分停頓。中國環流器（HL-1M)核科學技術繼續造福人類生命科學