§4核反应堆的建立(1/3)
核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。
原子能的和平利用标志着人类改造自然进入了一个新阶段。原子能是原子核发生变化时释放出来的能量，对同等质量的燃料来说，原子能要比化学能大几百万倍。
早在1929年，科克罗夫特就利用质子成功地实现了原子核的变换。但是，用质子引起核反应需要消耗非常多的能量，使质子和目标的原子核碰撞命中的机会也非常之少。
1938年，德国人奥托.哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和铀原子发生了碰撞。这项实验有着非常重大的意义，它不仅使铀原子简单地发生了分裂，而且裂变后总的质量减少，同时放出能量。尤其重要的是铀原子裂变时，除裂变碎片之外还射出2至 3个中子，这个中子又可以引起下一个铀原子的裂变，从而发生连锁反应。
1939年 1月，用中子引起铀原子核裂变的消息传到费米的耳朵里，当时他已逃亡到美国哥伦比亚大学，费米不愧是个天才科学家，他一听到这个消息，马上就直观地设想了原子反应堆的可能性，开始为它的实现而努力。
费米组织了一支研究队伍，对建立原子反应堆问题进行彻底的研究。费米与助手们一起，经常通宵不眠地进行理论计算，思考反应堆的形状设计，有时还要亲自去解决石墨材料的采购问题。
1942年12月2日，在芝加哥大学斯塔格运动场的看台下面，由费米领导建成了历史上的第一座铀—石墨反应堆。由于这个装置很大，又为了保密，故把它叫“堆”，并沿用至今。当天下午3时 36分，裂变反应开始，链式反应持续28分钟。从这个实验堆中，制造出了0.5克钚。这是人类历史上第一次实现人工控制的核反应，为原子弹的制成提供了可靠基础。经过不断的试验、研究，1945年7月，终于制出了三枚原子弹，并在新墨西哥州阿拉默果尔多空军基地的沙漠进行了一次试验。7月16日，人类历史上第一颗原子弹开始起爆。爆炸的巨响在160公里以外都可
听到，高大的蘑菇云上升到10668米高空。
面对这个强大的爆炸，参与试验的每一个人都感到恐惧。试验成功后，美国迫不及待地将之用于实际战争。那个时候，德国已宣布投降，日本却仍作困兽斗。为了迫使日军早日投降，减少美军伤亡，同时威慑苏联，美国决定在日本本土投放原子弹。1945年8月6日，美军在日本广岛、长崎投下两枚原子弹，日本天皇不得不宣布无条件投降。可见，原子弹自其诞生之日起就显示出无与伦比的巨大威力。
1954年苏联建成世界上第一座原子能发电站，利用浓缩铀作燃料，采用石墨水冷堆，电输出功率为 5000千瓦。1956年，英国也建成了原子能电站。
原子能电站的发展并非一帆风顺，不少人对核电站的放射性污染问题感到忧虑和恐惧，因此出现了反核电运动。其实，在严格的科学管理之下，原子能是安全的能源。原子能发电站周围的放射性水平，同天然的放射性水平实际并没有多大差别。
1979年 3月，美国三里岛原子能发电站，由于操作错误和设备失灵，造成了原子能开发史上空前未有的严重事故。然而，由于反应堆的停堆系统、应急冷却系统和安全壳等安全措施发挥了作用，结果放射性外逸量微乎其微，人和环境没有受到什么影响，充分说明现代科技的发展已能保证原子能的安全利用。
总之，由于反应堆是一个巨大的中子源，因此是进行基础科学和应用科学研究的一种有效工具。目前其应用领域日益扩大，而且其应用潜力也很大，有待人们的进一步开发。
前苏联于1954年建成了世界上第一座原子能发电站，掀开了人类和平利用原子能的新的一页。英国和美国分别于1956年和1959年建成原子能发电站。到2004年9月28日，在世界上31个国家和地区，有439座发电用原子能反应堆在运行，总容量为364.6百万千瓦，约占世界发电总容量的16% 。其中，法国建成59座发电用原子能反应堆，原子能发电量占其整个发电量的78%；日本建成54
座，原子能发电量占其整个发电量的25%；美国建成104座，原子能发电量占其整个发电量的20%；俄罗斯建成29座，原子能发电量占其整个发电量的15% 。我国于1991年建成第一座原子能发电站，包括这一座在内，现在投入运行的有9座发电用原子能反应堆，总容量为660万千瓦。我国另有2座反应堆在建设中。我国还为巴基斯坦建成一座原子能发电站。
核能发电有一个重要的优点——非常清洁。与火电站相比，核电站从环保角度来讲简直就是做到了极致。火电站向大气中释放的放射性物质比核电站还多，同时它还向大气中释放大量的碳、硫和其他元素。
非常不幸的是，核电站的运行也存在一些严重的问题，铀的开采和提纯并不是非常清洁的过程。非正常运行的核电站能够带来大问题。
切尔诺贝利灾难是最近的一个例子：切尔诺贝利核电站位于乌克兰北部，距首都基辅只有140公里，它是原苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核电站。切尔诺贝利曾经被认为是最安全、最可靠的核电站。1986年一声巨响彻底打破了这一神话。核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然失火，引起爆炸，其辐射量相当于500颗美国投在日本的原子弹。爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。
福岛核电站（Fukushima Nuclear Power Plant）是目前世界上最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。2011年3月12日，地震导致日本福岛县第一和第二核电站发生核泄漏。大量放射性物质泄漏到外部，日本内阁宣布第一核电站的1至6号机组将全部永久废弃。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级。
核电站的乏燃料在几百年内都是有毒的，并且到目前为止，世界上没有能安全、永久地存储它们的设施。
（本章完）