近日，中国科学院院士欧阳予老师作客腾讯，就“核能源”问题，和网友互动。



【郭桐兴】 各位观众，各位网友，大家上午好！欢迎大家来到院士访谈栏目。首先请允许我介绍一下今天我们请来的嘉宾是中国科学院院士，中国工程设计大师，俄罗斯工程院外籍院士，中国首座自建 核电站总设计师欧阳予院士。欧阳老师，您好！欢迎您！关于欧阳老师还有这样一个比较有意思的花絮，欧阳老师是中国第一个军用核反应堆的总设计师。欧阳先生还是中国第一座自主设计建设的 核电站的总设计师。欧阳先生还是中国第一座总承包出口核电站的总设计师。今天我们请欧阳老师谈一谈，有关核能的问题。首先我们请欧阳老师，请您介绍一下，世界有关核能发展的一些情况。

【欧阳予】 已经过去的20世纪的伟大的科技成果之一是人们打开了核能的大门，1905年爱因斯坦发表相对论就指出了质量和能量是能够互相转化的，这个转化在相对论里提出的公式就是能量等于质量乘上光的速度的平方。我们知道光的速度是每秒30万公里，这说明很少的质量能转为十分巨大的能量，这就是核能的物理基础。

【郭桐兴】 能量等于质量乘以光的速度的平方。

【欧阳予】 很少的质量就能够转化为巨大的能量，这是核能的来源。在1938年科学界发现了金属铀能发生裂变，一个铀的原子核分裂为两个愿子核，这两个原子核加起来的质量比原来铀原子核的质量稍少了一点，这少了的一点，刚好变成了巨大的能量，因为裂变过程由质量变成了能量了。按照这个原理，美国在二次世界大战期间就制成了原子弹，惊震了全世界。核能的和平利用是从上世纪50年代开始的，核能可以变成原子弹，也可以控制住，让它在核反应堆里平稳释放出来变成热能，用来发电或供热。，在50年代的时候，美国军用反应堆曾用余热发电，但是电量很少。苏联在1954年建成世界上第一个核电站，仅5000千瓦。美国在1957年建成的核电站，90000千瓦。

【郭桐兴】 比苏联的大很多了。

【欧阳予】 它的功率大多了，那是5000，这是90000，这不仅是从技术上说明能够实现把核能经过热能变成电能，用来发电，在经济上也是可行的。进入70年代以后，由于石油危机的出现，70年代，核电就进入了快速发展的时期。现在世界上运行的核电站有400多座，到去年年底是447座，这其中绝大部分是70年代初到70年代末建成的，在这十年里面，核电站发展速度远远高于火电和水电。但是，1979年美国 三里岛核电站发生了堆芯镕化的严重事故，之后，核电站的发展就放慢了。

【郭桐兴】您指的是哪个核反应堆？

【欧阳予】 是美国的三里岛核电站反应堆，尽管这个反应堆本身已经烧坏了，但由于它有安全壳把反应堆封闭在内，没有对环境造成影响，但当时大家对核电就有些怀疑。1986年，在苏联乌克兰那个地方又爆发了反应堆烧毁的严重事故，这一次由于反应堆没有安全壳封闭，放射性物质就扩散到空气里面去了，造成周围环境的污染。这给核电站的发展带来很大的负面影响，核电站进入低潮了。有的人说，核电站平常很好，但是出现事故就麻烦了，有的国家就停止，但是法国、日本这些国家他们还是坚持，我们国家也认为不应该因噎废食，而应努力提高安全性。我们一直坚持下来了。美国尽管放慢了速度，但加紧了这方面的研究：究竟核电站可行还是不可行？研究结果体现在90年代美国的能源部和美国的电力研究院发表的一个名为“ ”用户要求文件“里，它认为，核电站在现在已经掌握的技术水平和我们的能力来讲是完全可以建造出很安全的而且很经济的核电站。它的安全性能够使公众放心，它的经济肯定都能够起到竞争，而且它对环境没有污染，所以他们认为核电站还是应该发展。美国总统布什在2001年发表了美国的能源政策声明，这其中就说，核电应该是美国能源的重要组成部分。

【郭桐兴】 实际上就是充分肯定了核能发电的必要性。

【欧阳予】 这也说明我们国家坚持不能因噎废食的方针还是对的。从本世纪以来，核电站的发展又复苏了。发展的情况就是这么一种情况。 【郭桐兴】 实际上核电站牵扯到核能的优点。您能给介绍一下，核能到底有哪些优点？

【欧阳予】 所以我们研究为什么还要发展，主要是核能具有不可取代的优点，首先说核能是地球上最丰富的能源。

【郭桐兴】 它的主要材料来源于什么？

【欧阳予】 它有两种材料，一种是金属铀，另一种是金属钍，这是裂变的核能，这两种裂变核能如果转变过来相当于地球上煤和石油储量的20倍。

【郭桐兴】 从资源角度看，它的资源应该比煤和石油要丰富很多，是它的20倍。

【欧阳予】 我们现在就进行技术开发的话，它就可以取代煤和石油，煤和石油一旦用完了，核能就跟上去了，这是一个优点。进一步来讲，除了有裂变能以外，还有一种是两个氢的同位素的原子核聚合成一个原子核，这样在聚合的过程当中质量少了一点，也变成巨大能量。而这聚变发出的能量比铀裂变还要大。

【郭桐兴】 您说的是核能聚变？

【欧阳予】 氢的同位素氘和氚这两个原子核合成氦原子核之后也能发生核能，而且这个核能比裂变的还要多。而世界上有多少氘呢？水里面都有七千分之一是重水，重水就是氧化重氢，重氢就是氘。这样，世界上有40亿吨氘，一吨氘聚变产生的核能相当于1100万吨石油。如果这个成功以后，我们就不再为人类的能源所担忧了，世界上地球表面三分之二是海洋和水。

【郭桐兴】 实际上氘的来源其实和热核能聚变来源的材料，氘来源于海水，从海水里可以提炼出氘？

【欧阳予】 我们后面还说到这个问题。

【郭桐兴】 资源非常丰富，无论是从核聚变还是裂变，材料都非常丰富。这是它的第一个优势。

【欧阳予】 第二是核能是一个清洁的能源，因为我们现在世界上，我们目前来讲，我们的能源都是烧煤，烧天然气，烧石油，85%来自于这些东西。大量燃烧这些有机燃油对环境造成污染，温室效应，二氧化碳，温度升高，还有天气不正常，都有这些原因。

【郭桐兴】 其实北京空气质量这么差，有相当一部分原因就源于石油和煤炭，北京的大烟囱那么多，污染空气。

【欧阳予】 这是温室效应的问题，还有二氧化硫，可能造成酸雨，破坏农作物等等和损害健康，大量的烧下去是不行的。科学家们和政府们都认识到了这一点。所以用京都协议限制二氧化碳。核电站就没有这些气体的问题，核电站把三废回收封存，需要排放的只是回收以后剩下的一点尾水、尾气，这些对环境没有实质性的影响。

【郭桐兴】 跟煤和石油能源比较一下，核能应该比它更环保，更卫生，很清洁。

【欧阳予】 人家会问，核电站是很清洁，但一出严重事故会把环境污染。我们认为，核电站的安全是有保证的，主要是要做到三点，即：周密完善的设计，高质量的建造和规范化的运行，掌握这些，安全是有保证的。 【郭桐兴】 现在我们的科技水平达到了？

【欧阳予】 那两次严重事故问题都在这上面，设计有误，操作不规范。

【郭桐兴】 实际上刚才说的乌克兰的切尔诺贝利主要是管理方面有一些纰漏，质量保证上也有些问题。

【欧阳予】 我们把质量保证做好，掌握这三点，安全还是有保证的。核电还有一个优点，它烧的核燃料很少，很少的质量就会变成很大的能量。比如说功率为100万千瓦的核电机组，一年30吨核燃料就可以了。

【郭桐兴】 比方说用一个火车皮的煤发的电，我们要用核能源，我们用您说的铀，大概能用多少铀可以顶一个火车皮的煤啊？

【欧阳予】 一般一列火车皮是一千吨煤，一个一百万千瓦的火电站每一天要烧一万吨煤，要十列火车皮运去，我一年才用30吨，一列火车皮的核燃料可以用30年。

【欧阳予】 300吨可以用10年，900吨就可以用30年，一个火车皮1000吨。而一个火电站，每一天一万吨煤。

【郭桐兴】 听您的介绍，看样子我们核能的优点还是挺多的。您能给我们介绍一下，核能在整个人类用的能源当中处于一个什么样的地位？

【欧阳予】 能源是人类生活的生命线，因为我们生活的改善，我们生产力的提高都离不开能源，能源是一个很重要的因素。在上个世纪50年代的时候，世界耗能是每年是26亿的标准煤，到本世纪初，每一年消耗量到180亿吨。以后我们用能的效率要想办法提高，但随着经济的发展，用能总要想办法增加的，一个是继续燃烧有机燃料，我们国家发电还主要靠煤。

【郭桐兴】 目前我们国家还没有一个更好的办法马上能替代煤和石油。

【欧阳予】 现在不能一下子替代，我们逐步要替代。比如说我们国家规划，现在核电装机容量是2%，我们希望到2020年提升到4%，那时电力总装机量是翻一番，核电要翻两番，是每年在增加。它翻一番，我翻两番。从长远来讲，我们还逐步尽快的把它替代。现在能够比较有效的替代煤和石油这些有机燃料的，一个是核能，一个是可再生能源。可再生能源包括水电，包括风电，包括潮汐能，还有太阳能，还有生物质能。这些都可以。水利资源终归是有限，整个开采是三亿千瓦。其他的风能、太阳能也应该积极的推出。但是目前来讲，大规模的应用不太成功，比较困难。只有核能能够大规模应用。我们国家已经建了的核电站，最小的30万千瓦，也不小了。我们从法国进口是90万千瓦，一个机组90万千瓦，而一个风力机组一般是500千瓦。

【郭桐兴】 风能相对来讲，它的规模还不具备核能的规模？

【欧阳予】 我们积极想办法提高和加快，我们从这方面要用核能和可再生能来替代有机燃料。我们这方面再共同努力，尽量减少环境污染。从长远发展来讲，我们相信，我们的核能逐步逐步加大。我们国家有一个中长期规划，刚才说2020年中长期规划的时候是4%，我们希望到2035年得到16%。

【郭桐兴】 将来发展趋势，核能还是占相当的比重的。

【欧阳予】 国际上来讲，法国现在已经是76%都是核能发电。

【郭桐兴】 法国现在用的电的来源，76%都来自于核能发电，这个占的比重是比较大的。 【欧阳予】 美国是21%，日本是39%。这些发达国家他们都是高于全世界平均水平（16%），我们现在只有2%。

【郭桐兴】 我们国家落后于世界的平均水平，有待于继续发展，根据咱们现在的国情，一下子把煤和石油作为能源、原料把它淘汰的话，可能性不大。可以采取多条腿走路，其中核能源是其中的一条腿。因为它具有这么多的优点，我们为什么不利用。而且现在地球上也不缺乏这方面的资源，我想合理的开发和利用是应该得到人们的认可的。

现在还有一个问题，我想跟您请教一下，刚才您谈到了核能有两种，一种是它的原材料是铀，铀是怎么发电的原理？还有热核聚变，核电和热核聚变，一个是铀，还有另外一个是材料是氘和氚，您能把两个发电的情况和原理给我们介绍一下？

【欧阳予】 我前面讲了质量和能量互相转化，实际上转化的办法一个是裂变的办法，一个是聚变的办法。裂变就是重原子核，如金属铀的原子核裂变。铀-235的原子核里质子和中子加起来是235个，也有铀-238。我们把铀235和铀238装在一个反应堆里，让铀235裂变，我们控制它。铀-235吸收中子后裂变，裂变时又放出中子，有些中子又被别的铀-235吸收掉，又发生裂变，每次是这一代有多少中子，下一代也多少中子，维持比较平稳的水平。多余的中子，被别的物质所吸收，其中最重要的是被铀-238所吸收，铀-238吸收中子后可转变为钚-239，钚-239也是可裂变产生核能的物质。这就是反应堆运行的原理。由于在天然铀中铀-235只有0.714%，现在热中子反应堆中铀资源的利用率也就是1%到2%。从资源利用上来讲，是很低的。也有新的反应堆叫快中子反应堆，能把大量的铀-238转换成钚-239加以利用，使资源利用率提高到70%。

【郭桐兴】 这个时候能量表现的形式是什么？就是由铀产生热量，再变成电能。

【欧阳予】 由一个原子核裂变成两个，产生核能，核能以热能形式释放，再变成电能。

【郭桐兴】 您给我们介绍一下热核聚变好吗？

【欧阳予】 热核聚变目前是把氘和氚聚变。氢原子核里面只有一个质子，氘原子核里面有一个质子加一个中子，氚是一个质子加两个中子，氘和氚聚变合到一起就变成氦气，一般是氘氚产生的聚变能要比裂变能大四倍。为什么氢弹比原子弹厉害，因为氢弹采取聚变的原理，原子弹采用裂变的原理。聚变的能量比裂变能量大很多。同等质量是它的四倍。

【欧阳予】 但是氘和氚合成的温度要到几千万乃至上亿度，非常苛刻的温度条件。原子弹爆炸就能产生几千万度的温度，故氢弹里一定有一个原子弹来提供巨大的温度。我们要发展可控的热核反应，与氢弹不同。

【郭桐兴】 想让你怎么样就怎么样，你得听从人的指挥。

【欧阳予】 难度是非常高的。

【郭桐兴】 但是将来它的效益也比那个要好？

【欧阳予】 而且它比较干净，因为没有什么放射性。因为裂变产生的放射性比较多，但是聚变就很少。聚变应该说是更加理想，更科学，但是也是难度非常高，非常大。

【郭桐兴】 发展前景更广阔。

【欧阳予】 技术难度是空前高的。

【郭桐兴】 氘海水里面就可以提炼出来。氚是从哪儿来的？

【欧阳予】 金属锂，这个锂经过中子一打就可以产生出来。在反应堆里锂-6吸收中子，放出氦气，就变成了氚。

【郭桐兴】 在海水里面就可以提炼氘。这两者大概是这么一个情况，一个是核裂变，裂变等于是一个原子核变成两个。热核聚变实际上是跟它正相反，是两个原子核合成一个原子核。

【欧阳予】 一个是裂变裂开，一个是聚到一块儿了。聚和分的过程中由质量变成了能量，这是核能。

【郭桐兴】 热核聚变的发展前景是相当可观的，要求的条件也非常苛刻。欧阳老师，能不能给我们介绍一下，我们国家核电发展的情况？

【欧阳予】 我们国家启动原子能事业是1955年1月15号毛主席主持中央书记处的扩大会议。在这个会议上，他就找当时地质部部长李四光汇报铀矿情况。我们原子能科学技术方面找著名科学家钱三强汇报情况，他们都说我们还有这个基础，这样就决定了我们中国也要发展原子能。在同年三月底召开的中共中央全国代表会议上，毛主席宣布了我们中国已经进入了要抓原子能的时期。当时首先是考虑国防，考虑到国家的安全，主要是军用。但是也同时充分注意到核能民用的发展。

【欧阳予】 在56年制订的原子能发展12年规划里面就明确提出了，利用原子能发电是动力发展的新纪元，应该开发原子能发电，组成综合的动力系统。不过不管怎么样还是国防第一，国家安全第一。但是在我们第一个原子弹于1964年10月爆炸成功以后，当时毛主席提出来，我们要考虑原子能发展的事。64年10月份，我们开始也考虑这些问题。70年的时候，上海当时到北京跟周总理汇报，上海因为缺电，很多工厂停产，很多厂都不能开工。上海是很重要的工业基地，周总理说，要帮助解决用电的问题，但从长远来看，华东地区煤比较少，石油也比较少，还是要考虑核能发电。周总理在春节前夕做了这个指示。上海后来提出，缺少核方面的科技人才，71年在中央汇报的时候，当时二机部部长刘伟和国防科委朱光亚副主任就提名叫我去那儿搞核电站，我就去了，我们去研究各种方案以后，74年跟周总理汇报就提出了，我们经过努力，能够建造30万千瓦发电站。苏联第一个是5000千瓦，美国第一个是9万。

【郭桐兴】 我们起步虽然晚一点，但是起点高，一下就是30万，是它的若干倍。

【欧阳予】 当时我也跑了很多工厂和研究机构，要努力，不经过努力是做不成这么高的。 【郭桐兴】 咱们在筹划30万千瓦的时候，世界上已运行也就是60万千瓦。

【欧阳予】 90万已经在建了。在文化大革命期间，我们就从自主研究开发起步。现在这个电站我们有全部的知识产权，少量的设备买一点。

【郭桐兴】 我们攻技术关花了八年时间。

【欧阳予】从1974到 82年，共八年。到83年开始列为国家重点建设工程项目。一些设备制造已经开始了，开始动工了。厂址位于上海与杭州之间地区，正是用电最多的地方。这个电站经过85年正式开工以后，到91年12月15号首次发电，非常困难，睡不着觉。首先还是安全第一，质量第一。我们85年开工的，87年各方面检查，最后还是可以的。

【郭桐兴】 欧阳老师，我跟您请教一下，我们第一座完全自主设计的秦山核电站的研制成功，实际上在中国的核能源的和平利用上有着非常重要的意义。

【欧阳予】 在74年，我们向周总理汇报，周总理批准30万千瓦方案。

【郭桐兴】 汇报是由您来汇报的。

【欧阳予】 我们一组人汇报的。周总理说这第一个核电站不仅仅是要发电，更重要的是掌握技术，积累经验，培训人才，为今后的发展打下基础。

【郭桐兴】 实际上等于中国在核的利用上，一个是开始我们第一个原子弹，它是用于国防。第二就是民用的核电站，不亚于我们第一颗原子弹爆炸的效益。经济效益和社会影响，等于中国在核能的利用上上了一个新的台阶。

【欧阳予】 首先你是自主设计，我们没有依赖任何外援，完全靠中国自己的能力，自己的设计建造成功的，这个概念与进口是完全不一样的。

【郭桐兴】 在这个基础上，我们要吸取经验，一方面是30万，一方面从法国进口的90万的，建在大亚湾这个地方。

【郭桐兴】 法国的核能发电的技术应该算是比较成熟的。

【欧阳予】 它也是先从美国买技术，买完了技术之后，继续进行技术开发。从美国买技术是12年的期限，12年以后就变成自己的了。1982年是期满的时候，83年就向我国推荐要卖核电机组给我们，这就是大亚湾核电站，它开工是87年开工的，建成比我们晚两年。

【郭桐兴】 说实在的，给中国人争了光！

【欧阳予】 所以大家要拼命跑步。上世纪90年代发电一套30万机组，两套90万机组。在这以后又规划了八套机组，2002年到2004年已经有六套发电，现在我们发电的有九套机组。正在建即将发电的在连云港有两套，预计到明年，我国大陆就会有十一套核电机组发电，总共是910万。这已经超过台湾了，台湾总共六套机组，510万。我们当然也买了一部分，也有自己建的。910万算起来也是2%。从这些情况看起来，党中央、国务院的领导在多次听取了有关部门和专家的意见以后，已经做出了决定，我们要积极的发展核电，中央和国务院的会议上已经倡导了积极发展核电，现在规划到2020年我们应该有4000万千瓦。

【郭桐兴】 这是什么概念？

【欧阳予】 4000万千瓦，现在我们上海用电量最高是1600万千瓦，江苏是1000多万千瓦，北京900多万千瓦，4000万千瓦就是现在上海、江苏、北京用电量的总和。中央也说了，因为考虑到我们能力就这么大，能多搞尽量多搞，没有上限，能多搞，尽量多搞。这靠我们的共同努力朝这个方向发展。

【郭桐兴】 看样子我们国家的核电发展是朝着非常健康，非常平稳的趋势。将来的发展前景还是非常可观的，对解决我们国家的用电问题还是具有非常现实的意义。我们国家的核电发展应该是很积极的，前景是很好的。

【欧阳予】 可以说现在从起步阶段进入了发展阶段。我们争取以后每年有三套100万千瓦机组投产，我们要采用先进技术，统一技术路线，大的机组投资比较少，为了更先进，我们要掌握第三代。

【郭桐兴】 第二代、第三代是什么概念？

【欧阳予】 第二代和第三代的差别，一个是安全性，一个经济性。

【郭桐兴】 第一代只要成功，没有对安全性和技术性很高的要求？

【欧阳予】 刚才我说的苏联的5000千瓦，美国的9万千瓦是第一代，实际上证明技术上是可行的。没有普及意义。第二代是经济上能够竞争了，环保上有好处，已经发展起来了。

【郭桐兴】 有相当的实用价值了，可靠性，安全性有一定的保障？

【欧阳予】 第三代必须要考虑，安全性上有更高的要求，安全上必须设置预防和缓解严重事故的设施，经济性上也要求更高，它要求发电成本不能高于3.6美分。

【郭桐兴】 用电比我们现在用电还便宜？那就是说，你比现有的火力，煤和石油要有优势，要比它便宜？

【欧阳予】 安全性也更高。

【郭桐兴】 我们也希望我们国家的核电的发展水平尽快进入第三代的水平。

【郭桐兴】 欧阳老师，下面您能给我们介绍一下核能利用的一些发展前景吗？

【欧阳予】 我认为核能利用是解决能源利用的必由之路，但是它是分阶段的，一步一步的，一般是分三个阶段。第一个是热中子反应堆阶段，第二是快中子反应堆阶段。第三是聚变反应堆。

【郭桐兴】 刚才我们说的太阳能，太阳本身就是一个热核聚变。

【欧阳予】 现在我们的发电站都是热中子反应。世界上已经在运行的440套机组，444套都是热中子反应，热中子反应的技术已经很成熟了，它可以商用化，发电成本也比较低，可以和火电竞争。但是热中子反应有一个很大的缺点，它只有1%，2%的核燃料利用率，其他的没有充分利用，因为其成份主要是铀-238，铀-238裂变比较难，称作贫铀。

【郭桐兴】 实际上铀的利用率这么低？

【欧阳予】 现在热中子堆只有1%、2%。

【郭桐兴】 第二步快堆的核燃料可用贫铀，铀-238（贫铀）在快中子反应堆里面可以变成易裂变的钚-239充分利用，把核燃料利用率提高到70%。

【欧阳予】 已经研究了很多年了，在法国和俄国已有快堆发电，快堆的功率密度比较高，功率蜜度比较高就得用金属钠冷却，这个钠是非常活泼的金属，遇到空气就燃烧，遇到水就爆炸，很不好控制。非常活泼，所以系统非常复杂，造价非常高，在系统复杂上，花的代价就冲淡了它的利用。法国在运行之后，目前也停了。我们要怎么样简化，我们国家也正在快中子反应堆上下功夫，正在中国原子能研究院里建设实验型快堆，预计2009年建成发电。

【郭桐兴】 我国是参加国际热核聚变实验堆（ITER）的七个国家成员国之一。

【欧阳予】 网上已经报道了，这七个国家是完全平等的，ITER建在法国也取得一致了，已经启动了，我们国家参加这个项目的两个单位，一个在成都，是西南物理研究所，一个在合肥，是等离子体研究所，它们也有聚变装置在进行研究。我们参加国际合作，把国内国外的研究结合起来，进步会更快。预计国际合作这个聚变堆，大概是2015年到2020年之间建成。聚变进入商用可能在2050年到2070年之间。

【郭桐兴】 大概还有40多年，50年左右。

【欧阳予】 我们热堆核能的开发现在已经商用了，可以大量建造。但用核燃料不太合理，如果解决了快堆产业化商用的话，燃料就不紧张了，我们预计快堆2030年进入商用。到2050年之间，热核聚变堆可能发电。现在的聚变是氘和氚，将来是氘和氘。科学技术在往前发展，所以说，尽管难度是非常大的，我们的前途还是乐观的。

【郭桐兴】 前途是光明的，道路是艰苦的。

今天我们请到欧阳老师给我们谈了这么多非常丰富的有关核能问题的一些讲话，我们对欧阳老师精彩的讲话表示感谢！各位观众，各位网友，感谢大家收看我们院士访谈栏目，我们在下周同一时间院士访谈栏目再见！谢谢大家！