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在公众眼中，“核能”似乎是一个自带神秘感的领域，几乎每个人都听说过“核武器”“核电站”等词汇，但对其原理和应用却知之甚少，历史上出现的几次重大核事故更是让人心有余悸，对其安全性的质疑也从未停止过。然而，“核”真的那么可怕吗？它离我们的生活到底有多远？我们为什么要发展核技术？中国数字科技馆带着这些疑问采访了清华大学的王革华教授，让我们一同来看看科学家眼中的“核”究竟是怎样的。
清华大学核能与新能源技术研究院王革华教授
Q：王老师，从您的角度看，核能和普通公众有哪些联系？它对我们的生产生活会产生哪些影响？
王革华：核能是一个比较大的概念，核技术发展的初因动力是与军事需要紧密相关的，主要用来发展核武器。到了20世纪五十年代，才开始了核能的和平利用。我们比较熟悉的，与生活密切相关的应用是核电，核电是一种清洁能源，它的发展对保护环境有重要意义。
实际上核能的利用主要是利用它产生的热能，既然如此，核能就可以应用在各种需要热的方面，比如核供暖。目前我国大部分供暖还是烧煤取热，煤就是一种热源。因此，理论上来说，未来能使用煤提供热的地方，都可以使用核反应发热。
另外，在偏远地区，电网建设和电力运输困难较多，大型电网的安全隐患（比如大规模停电）也相对较大，小型核电站是一个很好的解决方法，它的抗风险能力更强，对内陆的供电有很大的积极作用。
Q：核电和我们现在使用的电在发电原理上有什么区别呢？
王革华：从基本原理来讲，核能发电与普通火电厂差别不大，发电的原理都是通过高温高压的蒸汽来推动汽轮旋转带动发电机发电。它们的区别在于热源不同，即高温高压蒸汽的来源不同。火电厂的锅炉是燃烧化石燃料，核电站的核反应堆是燃烧核燃料——铀。因此，核反应堆就相当于传统发电厂的“锅炉”，用来提供热源。
核反应堆里的核燃料经过中子的轰击分裂成两个或以上较轻原子核，并放出中子。在这个过程中会产生质量亏损，亏损的质量就变成热量了，这也就是爱因斯坦著名的质能公式E=MC2所表达的内容。
重核裂变
裂变反应堆链式裂变反应的示意
Q：目前我们国家和国际上其他国家的核电占比（发电量占其电力来源的比例）情况是怎样的？
王革华：目前，我国核电的发电量大约只占总发电量的3%，但是有些国家的核电占比是很高的，最高的是法国，核电占比达到了76.9%。法国的核电发展比较早，我国第一个核电站——大亚湾核电站就是采用了法国的技术。我国的核电发展虽然起步较晚，但是发展速度目前来说几乎是全世界最快的，技术也是较为先进的。未来我国的核电技术还要走出国门，在全世界应用我国的核电技术。
其他国家核电发电量比例如下表所示：
Q：十二五科技成果展会上的第四代先进核能系统——高温气冷堆备受
再来说说“高温”，一般的压水堆一回路温度大概是度，高温气冷堆一回路温度可达到-度。热力学第二定律卡诺定律讲到：效率是与进口出口的温度差成正比的，差越大发电效率越高。所以说，高温的优势就是发电效率高，也就意味着核燃料的利用率高，进而节约了能源。
高温气冷堆原理图
Q：年的福岛核事故震惊世界，这次事故的主要原因是什么？福岛核电站采用的是哪种核电技术？核电站本身的安全有保障吗？
王革华：福岛核电站采用的是现在国际上正在广泛使用的第二代压水堆技术。福岛核事故的直接原因是反应堆的温度没有得到控制导致氢气的爆炸，核燃料发生泄漏。
温度控制有很多方式，福岛核电站使用的是石墨制成的控制棒，石墨能够吸收反应堆裂变后产生的中子，来控制中子的数量，即控制了核反应速度以及反应堆的温度，使它处在一个平衡状态。控制棒是用电控制的，一旦断电，控制棒就失效了。福岛核电站的原本设计中是有备用电源（柴油发电机）的，以备在断电的情况下继续控制棒的工作。但不幸的是，海啸的到来把柴油发电机的电源淹没了，导致备用电源也失效了，控制棒失去了作用，反应堆的温度就无法控制，温度越来越高，燃料包壳中的锆与水反应产生了氢气，就发生爆炸了。
所以说，这次事故的主要原因是海啸（损坏了备用电源），如果仅仅是地震是不会发生核事故的。
日本福岛核电站及损坏后的场景
Q：福岛核事故之后，有想过怎么解决在备用电源也损坏的情况下如何避免事故的问题吗？
王革华：我国以及国际上现在广泛使用的都是二代核电站，而第三代核电技术对于安全的
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