【中國儀表網 儀表科普】“核”看似很遙遠，卻與我們的生活息息相關，直接影響著國家穩定發展和人民穩步生活。2015年是中國核工業創建60周年，為了讓更多的社會公眾關注核科學事業，中核集團、中國核學會、山西省國防科學技術協會主辦，中國核燃料有限公司和中核新能公司承辦了“‘核’你在一起院士報告會”。中國工程院院士胡思得、陳念念用歷史的經驗與故事，向遼寧省龍城人娓娓道來了關于“核”的故事。
核武器威力究竟有多大
“利用能自持進行的原子核裂變或聚變反應瞬時釋放的巨大能量，產生爆炸作用，并具有大規模毀傷破壞效應的武器就是核武器。”胡思得說。據了解，核武器的威力通常以釋放相同能量的TNT炸藥質量來標度，稱千噸、萬噸、百萬噸TNT當量。現在世界上大部分戰略核武器型號的威力在幾十萬噸TNT當量。核爆炸時，在很小的空間內，在非常短促的時間里，放出如此巨大的能量，致使彈體及其周圍介質形成高溫高壓等離子氣團，r和放射性裂變碎片，產生多種毀滅效應。
首先就是沖擊波，強大的力量能使房屋倒塌、道路塌裂。大量的光和熱形成輻射，幾乎不受阻礙穿透各種障礙物。還有就是電磁脈沖和輻射的影響。當年在美國氫彈實驗時，當氫彈爆炸的一瞬間，相隔幾百里之外的城市全部斷電，這就是電磁脈沖的威力。
由于核武器具有多種殺傷破壞效應，又配有多種先進的投擲發射工具，使它成為當今世界上對人員和物體殺傷破壞最強的武器。正是因為它的巨大威力結束了二戰的硝煙，二戰之后，全世界瘋狂拉開了制造核武器的序幕。
在20世紀五六十年代，我國就飽受少數擁核國家的核威脅。“發展核武器是為消滅核武器，”胡思得開宗明義，他表示，我國發展核武器，就是為了打破核訛詐、核威脅，為了避免他國的核威脅，防止核戰爭。新中國成立后，我國仍然受到核武器的威脅，比如，朝鮮戰爭爆發以后，美國五角大樓就一直在研究使用原子武器的可能性。“1953年，美國機密文件中提到，萬一與前蘇聯或中國發生敵對行動，美國將把核武器視為可以使用的武器。”
“在關系國家命脈的高端科技前，我們沒有退路，必須發展屬于自己的核武器，中國研制和發展少量核武器，不是為了威脅別人，而是為了維護國家的獨立、主權和領土完整，保衛人民的安定生活。”胡思得說，“在20世紀60年代，我國在物質技術基礎十分薄弱的條件下，較短時間里實現了兩彈的突破，走出一條中國特色的發展道路，實屬不易。”核武器技術的突破，使我國在世界高新科學技術領域占有一席之地，較大幅度地提高了我國的綜合國力和國際地位。總結兩彈發展的寶貴經驗，對21世紀實現我國科技事業的騰飛，特別是當下集中力量、突出重點發展高科技，提供了不少有益的啟示。
32個月創造核武器奇跡
從第一顆原子彈爆炸成功到第一顆氫彈爆炸成功，美國用了7年零5個月，前蘇聯用了4年，英國用了5年零6個月，法國是8年零6個月，而中國只用了2年零8個月，原因何在?
據胡思得介紹，美國為什么用了這么長時間，因為有發展爭議，好多科學家頗多顧慮，從而耽誤科研過程。前蘇聯的發展方向是對的，所以用時比較短，而法國爆炸原子彈在中國之前，但是走錯了氫彈的技術道路，“直到我國爆炸了氫彈后，戴高樂非常生氣，他把核武器研究的負責人叫到辦公室，問為什么中國可以領先法國爆炸氫彈。”
胡思得說，其實這其中的原因很簡單。因為核武器研制屬于大科學工程，需要多方面的通力協作，而中國的科研團隊具有很強的凝聚力。胡思得回憶道，當時，蘇方撕毀協定，撤走了全部專家，帶走了許多圖紙和資料，我們怎么辦?只能靠自己。“1000多家科研單位通力協作，高等學校、工業部門合作生產高質量的測試儀器設備等，在搜集測試原子彈爆炸數據工作中，97%的測試儀器運作正常，這些為原子彈的成功發射立下了汗馬功勞。”
胡思得認為，促進科技快速發展也需要先進的哲學思想作指導。他說，氫彈是一個非常復雜的系統，青年科學家黃祖洽、于敏、周光召依據“矛盾論”的思想，先從分析內因入手。“他們把氫彈的整個燃燒過程分解為多個不相同而又相互關聯、相互依存、此消彼長的若干階段，并搞清楚每一個階段的主要矛盾如何發展轉化。”
“集體集體集集體，日新日新日日新。”報告會尾聲時，投影儀上顯示出這樣一行文字。胡思得介紹說，1984年，氫彈理論設計榮獲國家自然科學獎一等獎，大家公推彭桓武院士名列第一，當把領回來的獎章和獎牌給他時，他堅決不收，要放在辦公室，還寫了上述這副對聯。“所以，在攻關科研高地時，集體的力量是偉大的。”
核能有巨大的發展前景
當前，中國煤炭消費量占據了全球煤炭消費量的一半。2010年的數據顯示，全年煤炭消費總量為32億噸，其中電力行業耗煤為17億噸，占比超50%。預計2011年，煤炭產量將超過35億噸，在以煤為主的資源型消耗中二氧化碳的排放方面的環保壓力;資源在西、市場在東的運輸壓力等，而太陽能、風能、生物能等新能源開發始終不能突破技術瓶頸，使用成本過高。在未來很長一段時間內不具備成為主力能源的條件，大家都渴望一個新型又清潔的能源能夠大面積推廣。
“中國能源發展就靠兩條：一是清潔煤，二是核能。清潔煤發展還不成熟，所以就能解決問題的來說，只有核能。從資源稟性、能源利用率上來說，核能發展前景最大。”陳念念說。
但是隨著核電發展戰略地位的迅速提升，使核燃料以及核燃料加工設備等相關領域需求驟增，供需矛盾非常明顯。陳念念表示，我國核電發展很麻煩，需要很龐大的系統來保證安全，它不像石油燃燒變成氣，煤炭燃燒變成煤渣，核電的后顧之憂有很多，當前我國核燃料產業整體還處于初級階段，在5個核大國中生產能力僅占3%~5%。但是能確定核能是現階段我國應發展的較理想的過渡能源，我國已確定了加速發展核能的能源方針，今后相當長的一段時間內，核電占我國總發電能力的比例將逐步增加，核電對促進我國國民經濟發展將起到越來越大的作用。
當今核能源開發很安全
日本福島核電站的災難性事故令很多人對核電站望而卻步，并且在全球引發恐慌。除了大規模爭論核電的安全性之外，更為實質性的舉動也在全球擴散。2011年5月30日，德國總理默克爾宣布，將在2015~2022年之間關閉為該國提供約28%電力的18所核電廠，轉投再生能源領域。德國工業制造巨頭西門子公司也響應政府的表態，計劃退出核工業領域，核電占比總發電量超過50%的比利時也隨后宣布，階段性廢除核電站。
2000年之后，中國核電建設迎來了政策上的轉機從“適度發展”變為“積極推進”。2007年11月，國務院批準了《核電中長期發展規劃(2005～2020年)》，并明確提出，“到2020年，中國核電運行裝機容量爭取達到4000萬千瓦，在建1800萬千瓦”。
其中核電站發電過程控制也已成熟。陳念念介紹，鈾燃料通過核分裂產生熱量。大的鈾原子分裂成更小的原子，這樣就產生熱量及中子。當中子撞擊另外一個鈾原子時，再次觸發分裂，產生更多的中子并一直繼續下去。這就是核裂變的鏈式反應。而現在的情況是，當一堆燃料棒湊在一起時就會很快導致過熱，在45分鐘后就會導致燃料棒融化。但是值得指出的是，在核反應堆內的燃料棒是絕對不可能導致像原子彈那樣的核爆炸的，制造一顆原子彈實際上是相當困難的。
為了控制鏈式反應的發生，反應堆操作員會用到“控制棒”。控制棒可以吸收中子，從而瞬間停止鏈式反應。一個核反應堆是這樣設計的：當一切正常運轉時，不會用到任何控制棒。冷卻水會在核心產生熱量的同時帶走熱量，并且在常規的250℃的運轉溫度下還有許多余地。
而挑戰在于將控制棒插入并停止鏈式反應后，核心依然在產生熱量。雖然鈾元素的鏈式反應已經停止，但是在鈾元素的核裂變過程中會產生一些具有放射性的副產品，比如銫和碘同位素。這些元素的放射性同位素會最終衰變為更小的原子，然后失去放射性。在這些元素的衰變過程中，也會產生熱量。因為它們不會再從鈾元素中產生，所以它們的數量會越來越少，在衰變的過程中，大約幾天時間內，核心就會最終冷卻下來。
目前讓人頭痛的就是這些余熱，所以操作員們只能退到“縱深防御”中更進一層。但是此時最重要的任務是控制住核心持續升溫，并且確保第一層護罩及第二層護罩能夠保持完整并盡可能多工作一段時間，從而讓工程師們能夠有足夠的時間修好冷卻系統。因為讓核心冷卻是那么重要的事情，所以反應堆內實際上有多個冷卻系統。
“現在的奧拓在某些配備方面比40年前的奔馳強。就安全技術而言，現在的低檔車也都配備了氣囊、ABS等技術，40年前，再好的車也沒有這些東西，設計理念沒到這兒。而且如今我們的技術更加成熟，核電的發展已經可以放心使用。”陳念念說。
人物介紹：
胡思得，核武器工程專家，中國工程物理研究院研究員。1936年出生于浙江寧波，1958年畢業于上海復旦大學。一直從事并先后參加或主持領導了多項核武器理論研究設計工作。在突破原子彈階段、氫彈的研究設計和發展以及核試驗的近區物理測試中做了大量組織領導工作。1995年當選為中國工程院院士。
陳念念，核材料與核燃料專家。1941年1月出生于上海，1964年畢業于清華大學工程物理系同位素分離專業。曾任中國核工業集團公司核工業理化工程研究院院長，現任中國核工業集團公司專家委員會副主任，核工業理化工程研究院科技委主任，中國核學會常務理事、研究員。2005年當選為中國工程院院士。
