作者:杜祥琬 来源:中国科学报 发布时间:2013-9-30 14:07:10
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杜祥琬:核能发展的历史观

 
煤炭、石油等化石能源的发现和利用,使人类由农耕文明进入了工业文明阶段,而人类从工业文明迈向生态文明的过程,也必将伴随着能源的变革与革命。百年展望,非化石能源必将逐步成为主导能源,可再生能源和核能将共同为此作出贡献。
 
从核裂变能走向未来的可控核聚变,将是一个科学的发展方向和历史过程。在这个过程中,要努力加大新概念、新堆型、新材料研究力度,并通过检验和选择,逐步走向成熟和自主化制造后,才能进入实际应用和批量建设。核能将在更坚实的科技基础、制度基础、文化基础和社会基础之上走向未来。未来能源应该是体现人类智慧的新形态。中国人有智慧创造安全高效核能发展的中国道路,并为人类能源的可持续发展作出贡献。
 
■杜祥琬
 


▲大亚湾核电站
 

▲核电厂
 
图片来源:昵图网
 
20世纪初叶,是引人入胜的核科学发现时期,人们对核结构和核能的一系列原创性的发现,引起了物理学乃至整个科学技术领域的革命性变革,把人类对物质世界的认识提高到一个全新的水平。
 
一个标志性的事件是,1913年玻尔提出了原子的核式结构理论,爱因斯坦称赞玻尔提出的原子模型是“思想领域中最高的音乐神韵”。1932年,英国物理学家查德威克发现了中子,同年,海森堡和伊凡宁柯分别独立提出了原子核由质子和中子组成的模型。1938年,哈恩和斯特拉斯曼等发现了核裂变。后来又发现了核聚变,以及原子核结合能随原子量变化的规律和质量亏损的概念。
 
这一个个历史性的重大发现与一个最简明的方程式(E=mc2)的结合, 奠定了核能的理论基础。核科学揭示了微观世界的结构和规律,也揭示了宏观世界的某些内在规律(如太阳内部的核聚变)。
 
在核科学的开创阶段,以钱三强、赵忠尧、吴有训、王淦昌等为代表的中国科学家,也曾作出一系列重要贡献。核科学技术是20世纪人类最重大的创造之一,是科学技术史上的辉煌篇章。对世界文明进程带来了多方面的、深刻而长远的、战略性的影响。
 
战争和政治的需要
 
使大规模核能的释放首先以武器形式实现
 
20世纪中叶,以核武器研制成功为标志的震撼世界的核能释放,在军事、政治、外交、科技等领域产生了重大而深远的影响。
 
核裂变发现不久,第二次世界大战在欧洲战场全面爆发,武器成了当时人们最需要的东西。在这种特殊的历史背景下,核技术被率先用于发展核武器。出现了一系列惊世的新概念:原子弹、氢弹、核武器等;核试验、核潜艇、核导弹;大规模杀伤性武器;接着又出现了核威胁、核威慑、核战略、核扩散与核军备控制等概念。
 
人们在认识核能作用空前巨大的同时,也认识了它巨大的破坏杀伤力。理智的科学家从一开始就提出了反对制造核武器,但政治的需要与科技能力的结合使其很快成为现实。1964年,中国首先提出了“无核武世界”的思想,诚恳表明不首先使用并致力于全面禁止和销毁核武器。
 
世界范围内“禁核试”和“核不扩散”步履艰难,在“无核武”这个理想世界未实现之前,我国保持有限核力量有效性的重要性和必要性不言而喻。我国从一开始就制定了“不比数量,要争质量;适合国情,可以承受;不背包袱,持续发展;战略威慑,可靠有效”的“一点儿”发展方针,这就使两弹的发展与经济发展相一致,走出了一条中国特色的高效的发展道路。
 
尽管核武器的存在使人类难以摆脱核战争的阴影,但一些国家还是不愿放弃核武器,并且存在着核扩散的现实危险。今天的人类还需要一个很长历史时期的进步,才能进入真正的“生态文明”乃至“大同文明”。到那时,人类将远离核武,核能将只用于为人类造福。
 
核能的和平利用
 
进入“稳中求进”的新常态
 
核武器成功后不久,各国纷纷推进了核能的和平利用,核技术得到广泛应用,社会和经济效益显著。
 
核能的应用是基础物理研究的成果迅速转化为工程应用的范例。全球已有二十多个国家发展核电,共建成四百多座核电反应堆,积累了1.4万堆年的运行经验,为全球电力需求每年作出约14%的贡献。同时,核动力与核技术应用成就显著。
 
以历史眼光来看,像任何工程科技领域的创新一样,核电的发展也有一个发育成熟的过程,不可能一帆风顺、一路轻松。航空、航天的先行者,有人为成功献出了生命;驯服核能,也不免付出代价和牺牲。当然,核电毕竟有它的特点,一旦出现事故,其后果具有扩散性和后效性,因此要格外慎之又慎,安全应该是核电文化的核心。
 
核电在发展的几十年历程中,曾发生过三里岛、切尔诺贝利和福岛三次事故。三次事故中,特别是切尔诺贝利和福岛事故,陡增了对核电安全性与环境后果的质疑和担心,重挫了核电发展的势头;同时,这些事故也提供了宝贵的经验和教训,对事故的认真、深入分析,将带来核电安全技术和安全管理水平的提高。驾驭核能才是核安全的根本之道。
 
需要意识到,福岛后核电的发展已进入“稳中求进”的新的常态:
 
1.核电发展的速度会适度放慢,“百年大计,安全第一”,对核电安全更多投入,核电发展的步伐会更稳健。
 
2.面对资源、环境的制约和能源需求,具有洁净、高效、稳定、高能量密度等特点的核电,是绿色、低碳能源的战略选择。人类不可能放弃核能的和平利用。在中国的电力结构中,核能的占比将逐步从小到大,成为一个非化石能源的支柱产业。
 
3.无论是沿海或内陆,核电都要切实做到安全。稳扎稳打,核电站发生事故的概率会进一步降低,而即使在事故工况下,对造成环境和社会后果的可控能力会进一步加强,做到实际可控。经过持续、坚韧、细心的努力,全社会对发展核电的信心会逐步提升。
 
4.核电的发展方式需要转型,以适应福岛核电站事故后的新的常态:完善、改进体制机制,使国家利益最大化;核行业内部增强合力,更好统筹、协调、配合;完善科学、民主、信息透明的决策程序,公众不仅是科普的对象,更应成为参与的主体之一,从头参与立项的酝酿、沟通和论证。建立政府主导,公众、企业、专家协同的,责、权、利清晰的发展方式,对项目的科学性及利益与效益达到高度共识,是核电平稳发展的基础。
 
5.加强我国核能发展的战略谋划,在发展战略的指导下,制定近、中、长期的发展规划,其中包括加强我国核电的基础性和应用性研究,使我国核能科学技术逐步走上国际先进乃至领先水平。
 
6.认真谋划核电全产业链条(从前端到后端,包括最终核废物处置)各环节的统筹、协调发展。这不仅是长远的、全局的需要,也有利于当前“理性谋共识,科学谋发展”,引导我国乃至世界核电进入一个健康发展的新的常态。
 
创新驱动
 
创造核能可持续发展的未来
 
煤炭、石油等化石能源的发现和利用,使人类由农耕文明进入了工业文明阶段,而人类从工业文明迈向生态文明的过程,也必将伴随着能源的变革与革命。
 
百年展望,非化石能源必将逐步成为主导的能源,可再生能源和核能将会共同为此作出贡献。
 
从核裂变能走向未来的可控核聚变,将是一个科学的发展方向和历史过程。在这个过程中,要努力加大新概念、新堆型、新材料研究力度,并通过检验和选择,逐步走向成熟和自主化制造后,才能进入实际应用和批量建设。核能将在更坚实的科技基础、制度基础、文化基础和社会基础之上走向未来。
 
未来能源应该是体现人类智慧的新形态。中国人有智慧创造安全高效核能发展的中国道路,并为人类能源的可持续发展作出贡献。
 
作者简介:
 
杜祥琬,中国工程院院士,国家气候变化专家委员会主任,多哈气候大会中国代表团顾问。
 
《中国科学报》 (2013-09-30 第8版 智库)
 
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