專項答題 | 關(guān)于核能利用，你知道的有多少？

人類因為哪種物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，從而獲得了打開核能的鑰匙？核聚變反應(yīng)是怎么發(fā)生的？我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)是什么？玉兔二號在月球背面依靠什么提供能量？……這些問題，都與核能利用及核安全有關(guān)。

核能（或稱原子能）指的是通過核反應(yīng)從原子核釋放的能量。核能可通過三種核反應(yīng)之一釋放：一是核裂變，較重的原子核分裂釋放能量。二是核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放能量。三是核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。與其他能源相比，核能具有巨大的威力，能量密度極高，若能夠科學(xué)有效地開發(fā)利用，就可以為人類提供巨大的能量。

核電站所用的核燃料中，有效成分是鈾-235，如果能讓1千克鈾-235的原子核全部分裂成碎片（核裂變），就可以釋放出相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所釋放的能量。歷史證明，核電是高效、清潔、安全和經(jīng)濟的能源，具有資源消耗少、環(huán)境影響小和供應(yīng)能力強等許多優(yōu)點。國際原子能機構(gòu)發(fā)布的《世界核電反應(yīng)堆（2023年版）》報告顯示，截至2022年12月31日，世界32個國家在運核電機組共計411臺，裝機容量達(dá)到371.0GW。國際能源署發(fā)布的報告預(yù)測，到2025年，隨著法國核能發(fā)電量攀升，日本幾座核電站恢復(fù)運行，印度、韓國和歐洲等市場的新反應(yīng)堆也投入商業(yè)運營，預(yù)計全球核能發(fā)電量將達(dá)到歷史最高水平。

對于我國來說，大力發(fā)展核能，既能有效保障能源安全，也有利于推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。為了提高公眾對于核能的認(rèn)識水平，了解核能與核安全相關(guān)知識，幫助確立綠色發(fā)展理念，2023年京津冀公民科學(xué)素質(zhì)大賽推出“發(fā)展核能，推進(jìn)‘雙碳’目標(biāo)實現(xiàn)”專項答題活動。

公眾通過答題，將會了解到很多關(guān)于核能與核安全的科學(xué)知識，包括核聚變與核裂變的基本原理，我國先進(jìn)的三代、四代核電技術(shù)，核事故的分級，核能在減少碳排放方面的作用，核能供熱，我國核電站的安全屏障設(shè)計等。

本期專項答題活動旨在傳播核能利用與核安全知識，同時進(jìn)一步提升公眾環(huán)保意識，幫助公眾確立綠色發(fā)展理念，得到了中核集團中國核電工程有限公司、中國電信集團有限公司科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國電信博物館、中國移動通信集團有限公司科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司科學(xué)技術(shù)協(xié)會、北京歌華有線電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司的大力支持。

【背景知識】

核能是人類歷史上的一項偉大發(fā)現(xiàn)，本質(zhì)上是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重大產(chǎn)物，更是人類文明演變過程中的重大突破。早在19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，人類社會開始逐漸地揭開了原子核的神秘面紗。1938年，德國科學(xué)家奧托·哈恩用一種慢中子來轟擊鈾核時，竟出人意料地發(fā)生了一種異乎尋常的情況，反應(yīng)不僅迅速強烈、釋放出很高的能量，而且鈾核分裂成為一些原子序數(shù)小得多的、更輕的物質(zhì)成分，這就是核裂變的發(fā)現(xiàn)。

1942年12月2日，美國芝加哥大學(xué)成功啟動了世界上第一座核反應(yīng)堆——芝加哥一號堆，內(nèi)部成功產(chǎn)生了可控的鈾核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從此開啟了人類的原子能時代。1954年，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站——奧布靈斯克核電站，標(biāo)志著核電正式進(jìn)入了商用階段。

到現(xiàn)在，核電與水電、煤電一起構(gòu)成了世界電力的三大主要來源，在世界能源結(jié)構(gòu)中具有重要地位。其中在法國，核電占該國總發(fā)電量的近70%，我國也已達(dá)5%左右。當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)，世界各國均面臨著應(yīng)對氣候變化和能源安全保障等多重約束，而核能的開發(fā)和利用成為許多國家應(yīng)對氣候變化和加速能源轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)經(jīng)濟低碳發(fā)展的必然選擇。

2023年京津冀公民科學(xué)素質(zhì)大賽設(shè)置每日答題、限時挑戰(zhàn)答題、PK答題、專項答題等不同模式，可以讓公眾在碎片化時間利用“小屏”提升科學(xué)素養(yǎng)。

同時，大賽還將從解讀國家戰(zhàn)略、前沿科技、社會熱點、科學(xué)（家）精神、應(yīng)急科普、科學(xué)辟謠等不同角度，與相關(guān)單位合作開展不同主題的專項答題。