纠结的“核”|赤核

　　前苏联切尔诺贝利核电站的核泄露对人类的沉重打击还历历在目，2011年3月11日，日本发生里氏9.O级大地震，又引发福岛核电站反应堆受损发生核泄漏事故，再次揪紧了全世界人们的心，“核”如何用来发电?核辐射危害究竟有多大?怎样才能安全和平地利用核能?
　　1“核”的组成
　　1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子不再是组成物质的最小微粒，1911年卢瑟福由a粒子散射实验提出了原子的核式结构，即原子是由很小的原子核和核外电子组成的，1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象，人们认识到原子核有内部结构，1919年卢瑟福发现了质子，他依已知的原子的质量和质子质量的关系，预言原子核内还应存在一种质量跟质子质量近似相等但不带电的粒子——他称为中子，直到1932年，他的学生查德威克才用实验证实了中子的存在，故原子核简称“核”，它是由质子和中子组成的。
　　2核能
　　核能是原子核的结合能的简称，即原子核分解成核子(质子和中子的统称)时所吸收的能量或核子结合成原子核时所释放的能，原子核直径的数量级为101s m，在如此小的距离内，相邻两质子问的库仑斥力很大，是什么力使核子能紧密地结合在一起形成原子核呢?是强大的核力，但遗憾的是到目前为止，人们还不清楚核力的计算公式，自然也无法通过计算在核反应过程核力的功的途径来计算核能，天才的爱因斯坦的质能方程E=mc2为我们另辟蹊径，即△E=△mc2，△m称为质量亏损，即在核反应中，只有反应前的总质量大于反应后的总质量的核反应才能向外释放核能，故人类利用核能的途径只有两种：重核的裂变和轻核的聚变，每个碳原子在燃烧过程中释放出的能量不过为4eV,铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV，而在轻核的聚变中，平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，可以估算，如果1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量，而若由氘核和氚核的聚变来代替，则所需氘核质量不超过0.3kg，
　　3“核”电站
　　为了利用核能，必须让核能可控地按要求释放，1938年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉曼用中子轰击铀的原子核，发现了铀核的裂变现象，关键是铀核裂变时平均释放出2～3个中子，这些中子又引起其他的铀核裂变——链式反应，才打开了人类利用核能的大门，(原子弹是利用链式反应制造的一种大规模杀伤武器，让核能在极短时间里释放，)核电站利用核能发电。其核心设施是核反应堆。
　　1942年10月，意大利物理学家费米领导的一个科研小组，在美国芝加哥大学建立了一座6米高的核反应装置，当年12月2日即成功地使其开始运行，1954年6月，世界上第一座核电站——奥布宁斯克核电站在前苏联建成，装机容量为5000kW，能够为一个6000人的小镇供电，直到今天，全球所有核电站均是利用重核的裂变，但运行方式各有不同，成功的核反应堆模式有以下几种：
　　第一种是“重水堆”，它用天然铀235作为“燃料”，用重水——氘与氧的化合物(其物理和化学性质同普通水相近)作冷却剂，这种冷却剂在为堆芯降温的同时，将热量传递到热交换器中，使另一套管道中循环流动的普通水变热，产生蒸汽，推动汽轮机发电。
　　第二种和第三种都属于“轻水堆”，是用浓度大约为3％的铀235作“燃料”，用普通水作冷却剂，根据运行方式的不同，“轻水堆”又被分为“沸水堆”和“压水堆”，“沸水堆”是把作为冷却剂的普通水加热成蒸汽，推动汽轮机发电，苏联切尔诺贝利核电站和日本福岛核电站都属于“沸水堆”，而“压水堆”在运行时，作为冷却剂的水不会变成蒸汽，而是通过管道加热另一套循环系统中的水，使其成为蒸气，推动汽轮机发电，“压水堆”减少了放射性物质对发电系统的污染，安全性更高，目前，世界上的许多核电站都采用“压水堆”。
　　第四种是“高温气冷堆”，它的冷却剂是氮气或氨气，气体从堆芯获得热量，通过热交换器加热普通水，产生蒸汽推动汽轮机发电。
　　无论哪种核电站的反应堆，都要具备强大的防御体系——从里至外设置有燃料芯块、密封的燃料元件包壳、坚固的压力元件包壳、坚固的压力容器和安全壳4道屏障，以防止放射性物质外泄。
　　4核辐射
　　核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流，它可以通过空气呼吸进入体内，也可通过皮肤进入体内，然后聚积在人体组织里，发挥破坏力，过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用，例如美国在1945年向日本广岛和长崎投掷的两枚原子弹，不仅在当时就炸死了约10万人，据日本有关部门统计，迄今为止，受原子弹伤害而死亡的人数已达26，9446万人，可见放射性污染危害之强，1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站第4号机组发生核泄露，其污染相当于上述原子弹爆炸时污染的50倍，另美国在比基尼岛进行过23次核试验，如今50多年过去了，核实验早已停止，但比基尼岛上的瓜果蔬菜直到现在仍因存在辐射而禁止食用，不少当地人在此后几十年间仍受。辐射影响而身患怪病，前苏联的核试验基地塞米巴拉金斯地区，光秃秃的山坡上寸草不生，部分地区的辐射剂量是正常地带的192倍。
　　5谈“核”无须色变
　　谈“核”色变的主要原因之一是人类对核能的错误应用，如原子弹和氢弹等核武器的研制，原因之二是核辐射防范的失误或天灾所致的超出人类应变能力所引发的危害，如日本福岛核电站的核泄漏等。
　　放射性在工农业、医疗卫生和科学研究等许多方面得到了广泛的应用，和天然放射性物质相比，人造放射性同位素的放射强度容易控制，半衰期短，因而核废料容易处理，还可制成各种所需形状，故凡利用射线时，都不用天然放射性物质，而用人造放射性同位素，如CT和sPECT等一系列的检查和放疗设备。
　　放射性元素和放射线广泛存在于我们周围的每一个角落，换言之，我们无时无刻不在接受各种辐射，但剂量不大，故对人体没有危害罢了，故利用核能和放射线，问题不是禁止，而是如何规范和防范。