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核能

核能

核能（英语：nuclear energy，也称原子能）是从质子和中子组成的原子核（原子的核心）释放的一种形式的能量。核能的获得主要有两种途径，即重核裂变与轻核聚变。利用核反应来获取能量的原理是：当裂变材料（例如-235）在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能。

第一个发现原子核能量巨大的人为阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），1905年，爱因斯坦提出了质能方程E=mc²描述了物质的质量和能量之间的关系。1912年，汉斯·威廉·盖革（Hans Wilhelm Geiger）和欧内斯特·马斯登（Ernest Marsden）证实了带正电的原子核的存在。1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）发现中子。1938年，德国科学家奥托·哈恩(Otto Hahn)发现了核裂变现象。1942年，世界上第一座核反应堆建成。1945年，原子弹爆炸。1954年，第一座试验核电站-奥布灵斯克（Obninsk）核电站建成。历史上有两次重大核事故，分别为1986年发生在前苏联的切尔诺贝利核事故和2011年发生在日本福岛第一核电站事故。

核能具有能量密集、功率高、易存储的特点，在未来的能源结构中扮演重要角色。核能应用的领域很多，除了发电在军事上也有应用，如世界各国军队中的某些潜艇及航空母舰以核能为动力（主要是美国）。其它常见应用领域还有医学治疗、射线探伤、食品消毒杀菌、供汽供热、海水淡化等。核能最重要最广泛的用途是用于发电。产生核电的工厂被称作核电站。

历史沿革

自19世纪末人类开始发现核能以来，经过200余年的发展，核能、核技术的研发与应用不断取得实质性突破，现在已经与人们的生活和工作紧密相连。

早期发展（1895年-1941年）

核能被称作是“人造太阳”，是人类历史上的一项伟大发现。从1895年德国物理学家威廉·伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）发现了X射线到现在，人类对核能的探索已有120余年的历史。

1895年1月5日，德国著名物理学家伦琴发现X射线，这一发现宣布了现代物理学时代的到来。

1896年，法国物理学家安东尼·贝克勒尔（Antoine Henri Becquerel）在研究铀矿的荧光现象时发现铀盐矿发射着类似X射线的穿透性辐射。

1897年，英国物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）发现，铀射线由两种成分组成，一种是易被吸收的射线，他称之为α射线；另一种是穿透性强的射线，他称之为β射线。同时他还根据实验预言，可能存在一种穿透能力更强的射线，这就是后来发现的并由他命名的γ射线。

1898年，法国物理学家玛丽·居里（Marie Curie）从铀矿中发现了另一个能发射射线的新元素-钋，1902年她又发现了镭，居里夫人建议把物质能自发发出射线的性质称之为放射性，放射性的名称因此产生。

1903年5月，欧内斯特·卢瑟福和弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）根据α射线和β射线在电场和磁场中的偏转度，辨别出它们分别由带正、负电的粒子构成。卢瑟福指出放射性元素的原子衰变时释放荷电粒子而变成性质不同的新元素，列出了早期的镭、、铀的衰变图谱，确认α射线的能量占放射性元素辐射能量的99%以上，为他们后来以α射线作为研究原子结构的炮弹提供了根据。

1905年9月，阿尔伯特·爱因斯坦在其论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗 ? 》 (Does the lnertia of a Body Depend on Its 能量Content?) 中，断言质量与能量等价，并提出了质能方程：E=mc²。质能关系是原子核物理和粒子物理学的理论基础，也为原子核能的获得与利用开辟了道路。

1908年，德国物理学家盖革按照欧内斯特·卢瑟福的要求，设计制成了一台α粒子计数器。卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。

1909年，盖革和马斯登在实验中发现α粒子碰在金箔上偶尔会发生极大角度的偏折。卢瑟福对这个实验的各种参数作了详细分析，于1911年提出了原子的原子的核式结构模型。

1912年，盖革和马斯登用实验证实了带正电的原子核的存在。1913年莫塞莱用元素特征谱线与原子序数的关系证实了核外电子环的存在。

1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克首先用中子来解释铍辐射，并认为是中子从石蜡中撞击出质子。中子的发现对认识原子核内部结构是一个转折点，具有重大的理论意义。中子的发现也为原子能的利用开辟了广阔的道路。人们在研究中子对铀核的反应时，发现铀核被中子轰击后会分裂成两个较轻的原子核，并放出大量能量和2-3中子，这就是通常所说的提供核能（早期称为原子能）的铀核裂变。因此，一般认为，人类进入原子能时代的大门是被中子敲开的。

1938年，德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。核裂变的发现使世界开始进入原子能时代。

曼哈顿工程与原子弹爆炸（1942年-1945年）

1942年，富兰克林·罗斯福(Roosevelt)决定成立原子弹研究机构，地址设在纽约，代号为“曼哈顿工程”(Manhattan Project)。工程由莱斯利·格罗夫斯负责全面指挥，芝加哥大学教授康普顿负责裂变材料的制备工作，美籍意大利著名科学家费米负责制造原子反应堆，物理学家奥本海默（Oppenheimer）为原子弹总设计师。1942年12月在费米领导下，于芝加哥大学建成世界上第一座核反应堆，并于12月2日下午，首次实现人工控制的链式核瓜。1945年，美国人花费20多亿美元研制成3枚原子弹，分别命名为“小玩意儿”“小男孩”和“胖子”。1945年8月6日和9日美国将两颗核航弹先后投在了日本的广岛和长崎。

二战结束至今（1945-至今）

核能在军事上展示出巨大的威慑力后，开始向发电领域拓展。

第一代核电技术（20世纪50年代中期至60年代中期）

1954年6月27日，苏联在莫斯科近郊建成世界上第一座试验核电站奥布灵斯克核电站，使核能的和平利用成为现实，也是人类和平利用原子能的成功典范。这是一座石墨矿水冷反应堆，电功率为5000千瓦。该核电站的建成，开启了核能应用于能源、工业、航天等广泛领域的先行示范。1957年，美国建成功建成功率为90MWe的希平港原型核电厂，容量是奥布灵斯克核电厂容量（5MWe）的16倍。国际上把前苏联和美国的原型核电机组称为第一代核电机组。第一代核电技术主要特点是：多为早期原型机，使用天然铀燃料和石墨慢化剂。设计粗糙，结构松散，发电容量不大但体积较大，且存在许多安全隐患。它的意义在于证明了核能发电的技术可行性。第一代核电站主要堆型有：美国希平港核电厂、德累斯顿核电厂、英国卡德霍尔生产发电两用的石墨气冷堆核电厂等。

第二代核电厂（20世纪60年代至90年代）

上世纪60年代后期，核电进入二代核电技术时期。二代核电技术使用浓缩铀燃料，以水作为冷却剂和慢化剂，其堆芯熔化概率和大规模释放放射性物质概率分别为10-4和10-5量级。反应堆寿命约为40年。二代核电厂证明了核电发电技术可行性，以及其可与火电、水电竞争的经济性。同时，二代核电技术实现了商业化、标准化，单机组的功率水平可以达到百万千瓦级。上世纪70代，能源危机促进了核电的发展，目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在该时期建成。二代核电站的主要堆型有：压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、重水堆（PHWR）、石墨矿气冷堆（GCR），以及石墨水冷堆（LWGR）等。中国的秦山核电站、田湾核电厂机组采用的都是二代核电技术。

三代核电技术（20世纪90年代至今）

上世纪90年代，第三代核电机组诞生。相较二代核电技术，三代核电厂是具有更高安全和更高功率。其堆芯熔化概率和大规模放射性物质释放概率分别为10-7和10-8量级。反应堆寿命约60年。三代核电站的主要堆型有先进沸水堆（ABWR）、非能动先进压水堆（AP1000）、欧洲压水堆（EPR）等。中国自主产权的“华龙一号”“国和一号”和“玲龙一号”属于三代核电技术中的代表。当地时间2021年5月20日1时15分，“华龙一号”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2号机组正式投入商运。

第四代核电技术（1996年至今）

1999年6月，美国克林顿政府的能源部提出了第四代核电技术概念，并得到中国、英国和日本等一些国家的支持。第四代核电技术是指待开发的先进核电技术，具有经济性好，安全性高和废物产生量少的特点，并且无需厂外应急，具有防止核扩散能力。第四代核电堆型代表有钠冷快堆、极高温气冷堆、铅冷快堆、气冷快堆、熔盐堆和超临界水堆等。主要堆型有泰拉能源的行波堆、中国华能的高温气冷堆、中核集团的快堆等。

核能来源

核燃料

核电的产生离不开核燃料，正如化石能源燃烧产生的热能离不开化石燃料。核燃料是指含有易裂变核素，能够在反应堆内实现自持链式核裂变反应的物质。核燃料可利用铀、钍和钚这三种元素制造。目前，应用最多的是利用铀制造的核燃料。铀是从自然界的铀矿中获得的。自然界的铀经过一系列复杂的提纯、同位素分离（富集）、加工等过程才能作为燃料在反应堆中反应。

海洋核能

核能的获得主要有两种途径，即重核裂变，如铀的裂变与轻核聚变，如氘、氚、锂等元素的聚变。重元素的裂变技术，已得到实际性的应用；轻元素聚变技术，正在研究之中。不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。氘和氚都是氢的同位素。它们的原子核可以在一定的条件下，互相碰撞聚合成较重的原子核-氦核，同时释放巨大的核能。1千克氘氚混合物全部发生聚变，将释放出8万吨三硝基甲苯当量的能量。每1升海水中含30毫克的氘，这30毫克的氘巨变产生的能量相当于燃烧300升汽油所产生的能量，1公斤氢燃料，1万吨优质煤燃料。

月球核能

科学家在月壤中发现了氦等放射性物质。经进一步分析鉴定，他们发现月球上存在大量的氦-3，大约5亿吨。氦-3是一种可长期使用、清洁、安全和高效的核聚变燃料。按照目前地球的能源消耗规模，月球上的氦-3用于核聚变发电后能够满足人类约1万年的能源需求。2020年，美国航空航天局（NASA）和美国能源部宣布计划在月球和火星建造核电站。

常见应用领域

核能应用的领域很多，除了发电和军事用途，其它常见的如医学治疗、射线探伤、食品消毒杀菌、供汽供热、海水淡化等。

军事

原子弹

原子弹，是利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。1938年，德国科学家奥托·哈恩等人发现铀裂变现象。1939年8月2日，阿尔伯特·爱因斯坦在写给美国总统富兰克林·罗斯福的信中指出铀裂变可能导致新型重要能源的产生和武器的建造，由此导致了1942年美国研制原子弹的"曼哈顿"计划和1945年7月16日在美国新墨西哥州的沙漠里进行的世界上第一颗原子弹试验，从而使得核能成为可供利用的主要能源之一。

核动力舰船

核动力推进，目前主要用于核潜艇、核航空母舰和核破冰船。由于核能的能量密度大、只需要少量核燃料就能运行很长时间，这在军事上有很大优越性。尤其是核裂变能的产生不需要氧气，故核潜艇可在水下长时间航行。

工业

在工业上，除核能发电、核能供热等，核技术的应用还涉及辐照加工、材料改性、工业无损检测等应用领域。

核能发电

世界上一切物质均由原子构成，而原子则是由原子核及其周围的电子所组成。核反应堆的基本燃料取自天然铀，铀是一种非常重的金属。天然铀由三个同位素组成：包括铀-235 (含量0.71 %)、铀-238 (含量99.28%)及微量的铀-234。铀原子核被中子撞击后，会分裂成两份，产生核裂变。核裂变过程除了把原子核分裂成两份外，亦会释放大量的热能及同时放出两个或以上中子，以撞击更多铀原子核，再释放更多中子，产生链式裂变反应。在这裂变过程中会产生大量能量，供发电之用。裂变过程产生中子是一个复杂的过程，不同能量的中子与不同核素反应会产生不同数量的中子，热中子与铀-235反应产生2.418个裂变中子，与钚-239反应产生2.871个中子，它们都是易裂变核素，所以是目前在核电站应用最广泛的核素。

核电站，利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。

核动力电池

美国航空航天局（NASA）的科学家们称核电池为多任务放射性同位素热电发生器。它的工作原理是利用半衰期较长的放射性元素稳定衰变时发出的热量，将热能转化成电能为全系统供电。美国“好奇”号火星车使用的是约5公斤重的钚-238。

核能供热

核供热技术不仅可用于海水淡化，还可用于城市供暖、制冷，提供工业蒸汽等多方面，广泛用于煤的气化、炼铁等耗热巨大的行业。清华大学在5 MW的低温供热堆上已经进行过成功的试验。

辐照加工

在辐照加工中的应用有消毒灭菌、食品保鲜等，在材料改性工业中的应用有聚合、降解、固化等，在工业无损检测中的应用有X射线的工业CT检测等。辐照加工是民用非动力核技术的重要应用领域，主要是指利用γ射线、电子束和X射线辐照被加工物体，使其品质或性能得以改善的过程。

材料改性

材料改性即辐射改性，在很多情况下电离辐射可以使高分子材料的物理、化学性能得到改善，从而提高了材料的应用价值，拓宽了其应用范围。如通过辐射交联提高聚烯烃融点、机械深度、耐油性等适用于电线电缆和热收缩材料的应用。利用辐射接枝技术提高基材的亲水性、离子交换性等。

无损检测

作为五大常规无损检测方法之一的射线检测(Radiology)，在工业上应用广泛。X射线能够穿透可见光不能穿透的物体，而且在穿透物体的同时将和物质发生复杂的物理和化学作用，可以使原子发生电离，使某些物质发出荧光，还可以使某些物质产生光化学反应。如果工件局部区域存在缺陷，它将改变物体对射线的衰减，引起透射射线强度的变化，这样，采用一定的检测方法，比如利用胶片感光，来检测透射线强度，就可以判断工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。射线检测技术可以应用在质量检测（可用于铸造、焊接工艺缺陷检测）、厚度测量（实时、非接触厚度测量）、机场、车站、海关等场所对物品的检查和弹道、爆炸、核技术、铸造工艺等过程的动态研究。

农业

农业领域，核技术可应用于植物辐射诱变育种、农产品和食品辐射加工、昆虫辐射不育等领域，中国农业科学院将核技术应用完全纳入农业研究中。食品辐照技术以辐射加工技术为基础，运用X射线、γ射线或高速电子束等高能射线对食品进行加工处理，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期的目的。辐照食品比用巴斯德杀菌法消毒、热杀菌，或者罐装食物能更长期保持原味，更能保持其原有口感。

医疗

放疗就是放射治疗，指用射线消除病灶。放射治疗作为治疗恶性肿瘤的一个重要手段，对于许多癌症可以产生较好效果。放射疗法是用X线，γ线、β射线等放射线照射在癌组织，由于放射线的生物学作用，能最大量的杀伤癌组织，破坏癌组织，使其缩小。核磁共振成像等技术能利用放射性核素进行疾病研究和诊断。

核能发电

20世纪50～60年代，基于军用核反应堆技术，由美国、苏联、加拿大、英国等国家设计、开发、建造的首批原型堆或示范电站，验证了核能发电的技术可行性。20世纪70～90年代，对这些经验证的机型实施了标准化、系列化、批量化建设，至今仍在商业运行的核电站，绝大部分建于该时期。20世纪90年代，核电重在增加事故预防和缓解措施。降低事故概率并提高安全标准。未来新一代先进核能系统，无论是在反应堆还是在燃料循环方面都有重大的革新和发展。发展目标是增强能源的可持续性，核电厂的经济竞争性、安全和可靠性，以及防扩散和外部侵犯能力。

原理

原子由两部分组成，即原子核和电子。在有关物质使用过程中使得原子核内的中子和质子出现聚合或裂变等现象，那么其相互之间的吸引力就会在一瞬间释放出来，转换成巨大的能量，这种能量被称为核能。如果能够通过可控的方式来进行有关核子的裂变反应，那么就能够迸发出巨大的能量。在进行核电站发电的过程中，通过持续的核燃烧裂变反应，产生的巨大能量推动蒸汽汽轮、发电机进行正常的发电。这便是核电站的基本工作原理。在核电厂内部，核反应堆及其设备包容并控制以最常用的铀-235作为燃料的链式反应，通过裂变产生热。所产生的热使反应堆冷却剂（通常是水）升温，产生蒸汽。蒸汽随即被导入旋转涡轮机，驱动发电机生产低碳电力。

反应堆根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。按能普分有热堆和快堆。按冷却剂分有轻水堆、重水堆、气冷堆和钠冷堆。按用途分有研究试验堆、生产堆和动力堆。

成本

核电产业链包括上游原料及设备供应、中游核电站的建设与运营，以及下游的发电及后处理。三代机组的核电站造价约为1.1-1.8万元/千瓦，四代机组石岛湾项目（20万千瓦），计划投资30亿元，但由于建设工期的延长等原因，实际投资额近100亿元，即5万元/千瓦，虽然单位造价相较于更高，但由于只是前期示范工程，并不完全具备参考意义，后续建造成本或有所下降。

上游：原料及设备供应

上游原料包括铀矿的勘探开采、水冶、铀转化与铀浓缩等过程，最终送往核燃料加工厂制造出核燃料元件。核电设备即核电站的组成设备，在核电站固定资产投资中核电设备投资占50%左右。核电设备包括核岛（NI）、常规岛（CI）和辅助设备（BOP）三部分。

中游：核电站的建设与运营

核电产业的中游是核电站的建设及运营。核电站建设是包括前期策划、初步可行性研究、可行性研究、设计、采购、设备监造、施工、安装、调试、移交运营等一系列过程的总集成。流程包括核电站设计、土建施工与设备安装、调试等。核电站运营是指核电站发电及日常维护管理工作。核电站的运营成本主要由折旧、维护和燃料成本构成。

下游：发电及后处理

核电产业的下游是发电和后处理市场，主要指核废料的处理。

发展

中国

探索起步阶段

第一个核电计划是“581”工程，即1958年第一号工程，计划在苏联援助下建设一座采用前苏联技术的石墨水冷堆核电站。由于中苏关系破裂，“581”工程被迫停止。第二个核电计划是“820”工程，是清华大学提出的5万千瓦熔盐增殖堆核电站。由于前期研发不到位，材料、技术和工艺不成熟，被迫停止。1970年2月8日，上海市开会启动核电站筹备工作，代号 “728”工程。1972年，技术方案由最初的熔盐堆改为压水堆。1974年，周恩来总理主持会议原则批准了30万千瓦压水堆核电站方案。1982年确定厂址定在浙江海盐县秦山脚下。1991年并网发电，结束了中国大陆无核电的历史。

1987年开工建设大亚湾核电站，该核电站引用法国技术，1994年上半年两台机组先后投入商业运行。1983年初，在回龙观地区会议上，与会40多个单位约150位专家共同议定了《核能发展技术政策要点》，确定了百万千瓦级压水堆为主、走引进技术并逐步国产化的道路。1983年9月，国务院核电领导小组成立。

规划发展阶段

1988年，能源部成立。能源部统一规划电力发展，包括核电。能源部根据电力发展规划，确定了中国第一部核电发展规划，并启动了全国范围的核电站选址工作。先后选定辽宁徐大堡和红沿河厂址、广东的岭澳和阳江厂址，浙江的三门厂址，福建的长乐和惠安厂址，山东的海阳和乳山厂址，江苏的连云港市厂址和江西的彭泽厂址。该阶段，秦山二期2×60万千瓦压水堆核电站于1987年正式获批立项，1996年6月开工建设，2002年1号机组投入商业运行，2004年2号机组投入商业运行。

改进引进发展阶段

中国核动力院在秦山二期60万千瓦核电技术(CNP600)的基础上，开发了百万千瓦压水堆核电技术CPR1000。CPR1000在换料周期、设计寿命、数字化仪控、专设安全系统优化等方面进行了25项改进。在CNP600、CPR1000的基础上，中国第二代核电技术相继运用于浙江秦山二期扩建2台机组、广东岭澳二期两台机组、辽宁红沿河一期4台机组、福建福清一期2台机组、浙江方家山2台机组、广东宁德2台机组、广东阳江两台机组、海南昌江两台机组的设计。但在堆芯设计，特别是在燃料元件设计制造技术上，CNP600、CPR1000均是法国进口机型M310的改进型。从1997年开始，中国核动力院在CPR1000“157堆芯”的基础上，自主创新地提出“177堆芯”的概念，功率确定为100万千瓦，机型确定为CNP1000。

1998年6月，从加拿大引进建设了秦山三期2×70万千万Candu—6型重水堆核电站开工建设，2003年7月投入运行，创造了国际上33座重水堆核电站建设周期最短的纪录。从俄罗斯引进的两台AES—91压水堆核电机组，先后于1999年和2000年浇灌第一罐混凝土，2007年先后投入商业运行。

2003年，第三代核电国际招标，2006年选中西屋电气的AP1000先进压水堆技术，成立了负责引进消化吸收AP1000核电技术的国家核电技术公司，并启动了山东海阳和浙江省三门自主化依托项目，分别建设2台AP1000核电站。随后，又批准了在台山市引进法国EPR三代核电技术的两台核电站项目。

自主研发发展阶段

福岛县核电事故之后，工业界对核电安全的标准有所提高。在以往技术设计的基础之上，中核集团开发出ACP1000，中广核集团开发出ACPR1000+，均满足所谓的第三代核电技术安全标准。

2014年12月，ACP1000通过了国际原子能机构（IAEA）反应堆通用设计审查（GRSR）。专家认为，ACP1000在设计安全方面和创新设计是成熟可靠的，满足IAEA关于先进核电技术最新设计安全要求。自2013年4月开始，中核集团和广核集团将各自的百万千瓦级技术进行融合，形成我国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术“华龙一号”。“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核电技术要求，设计技术、装备制造和运行维护技术等领域的核心技术具有自主知识产权，2014年8月通过国家总体技术方案审查会。2021年1月30日，中核集团宣布，全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组已完成满功率连续运行考核，投入商业运行。

中国将继续积极安全有序发展核电，在确保安全的前提下，积极有序推动沿海核电项目建设，合理布局新增沿海核电项目。到2025年，核电运行装机容量达到7000万千瓦左右。

德国

1960年，联邦德国修建卡尔实验核电站，并于次年投入使用，标志着德国核电事业的开端。20世纪90年代，德国核电发展到达顶峰。统一后的德国拥有17座核电站，全国近三分之一的电力来自核电。20世纪70年代，由于担心核能存在风险等原因，德国出现了声势浩大的反核运动。德国目前执政联盟中的绿党就诞生于反核运动。1979年美国宾夕法尼亚州三里岛核电站泄漏事故和1986年切尔诺贝利核灾难进一步推动了德国反核运动的壮大。2000年，德国禁止新建核电站，并将核电站的使用寿命限制在32年，开启了逐步淘汰核电的进程。物理学家出身的德国前总理安格拉·默克尔起初支持发展核能并宣布延长德国核电站的使用年限。2011年，福岛核电站受损并发生泄漏。默克尔宣布，德国将加速淘汰核能。2023年4月15日，德国最后三家核电站伊萨尔2号、内卡韦斯特海姆2号和埃姆斯兰核电站当日午夜前停止运营，德国60余年的核电时代落幕。

法国

法国建国初期的能源供给，面临着极大的压力。1945年，法国总统夏尔·戴高乐成立了法国国家原子能委员会(CEA)，专门进行核能开发。该机构的领导人为让·约里奥－居里。1956年，法国人开发了属于自己的石墨气冷反应堆。该反应堆采用石墨矿作为核反应的减速剂，可以使用廉价的天然铀。然而气冷堆效率低，石墨做减速剂，运营成本较高，CEA因此转变技术路线，寻求更高效的核反应堆技术。1958年，在CEA和法国电力(EDF)的主导下，法国从美国西屋引进了高压水堆的技术。1964年，法国第一座商用核电站建成，法国的主要能源向核能转型。1973年，国际石油危机爆发，用油发电已经成为绝路。时任法国总理梅斯梅尔提出用10年时间修80座核电站，到2000年修170座核电站的想法。上世纪80年代，美苏两国分别发生了三里岛核事故和切尔诺贝利核事故，但法国核项目并未因此停摆。2004年，核能成为法国份额最大的消耗能源，占总量39%。法国中核集团技术出口产值也在2014年达到60亿元。法国多余的核电甚至可以出口到其他国家，每年带来30亿欧元的收入，借助核电开发，法国已经与德国、瑞士、意大利等国形成了“电力联合体”。2012年5月起，弗朗索瓦·奥朗德上台，他曾在2014年召集核政策委员会会议，要求到2025年全法核能发电总量的比例降至50%。2021年10月，法国电网运营商RTE通过模型计算对法国2050年实现碳中和目标的6种不同路径进行了预测，结论是，对法国来说，达成2050年净零排放目标成本最为低廉的办法就是大力发展核电。

2022年2月，法国总统埃马纽埃尔·马克龙宣布重启核电计划，计划到2050年新建6座第三代压水反应堆（EPR2），并对再建8座核反应堆进行可行性研究，这是2002年以来法国首次在境内规划新建核电。此外，法国还将在运的56座核反应堆中32座的运行寿命从40年提高至50年。截至2023年，法国有56个可运行的核反应堆，分布在沿海及内陆，核电发电量占70%左右。

美国

1957年，世界第一座商用核电站-美国希平港（Shipping port)核电站并网发电。1957年至1963年，沸水原型堆Vallecitos运行。1960年，美国西屋电气公司设计了第一个完全商业化的压水堆-扬基·罗(Yankee Rowe)，这是一个容量为250 MWe的机组，于1992年运行。1974年，美国成立核管理委员会(NRC)，负责核工业的管理，尤其是反应堆、燃料循环设施、材料和废物(以及核材料的其他民用)。1979年三里岛事故后成立了核电运行研究所(INPO)，以建立性能标准，定期对单个电厂进行测量。到1990年，已有100多个商业动力反应堆投入使用。1992年，美国《能源政策法案》通过。从操作上看，从20世纪70年代起，美国核工业极大地提高了其安全性和操作性能，到本世纪初已身于世界领先行列。经过70余年的发展，美国形成了完整的核工业体系和强大的核科学与技术研发能力。三里岛核事故后，美国大量铀矿关闭，核电建造能力明显下降。近年来，美国重新恢复对核能发展的重视，推动核能综合利用加快发展。截至2023年，美国有92个可运行的反应堆，总装机容量9471.8万千瓦，核电发电量占比约为20%。

事故

1990年，由原子能机构和经济合作与发展组织核能机构（经合组织/核能机构）开发出一份国际核事件分级表即《国际核和放射事件分级表》。该分级表是一个用来向公众通报核和放射性事件的安全意义的工具。事件分为七级，分级为对数分级也就是说，分级每增加一级，事件的严重性约增加十倍。对事件的考虑着眼于以下几个方面：对人和环境的影响、对放射性屏障和控制的影响、对纵深防御的影响。在辐射或核安全方面无安全意义的事件不在分级表上分级。

最初，分级表用于对核电站事件进行分类，随后进行了扩展和调整，使之能够适用于与民用核工业相关的所有装置。后来，又进行了进一步的扩展和调整，以满足不断增加的对通报与放射性物质和辐射源使用、贮存和运输有关的所有事件之严重性的需求。

切尔诺贝利核事故

1986年4月26日，苏联切尔诺贝利核电站4号机组突然爆炸，大量强放射性物质泄漏，酿成人类和平利用核能史上最严重的事故之一。切尔诺贝利核电站位于苏联乌克兰境内北部的普里皮亚季（Pripyat）市附近、距基辅以北130公里处，靠近与白俄罗斯的边界地带。该次事故直接导致30多人死亡，参与消防和清理行动的60万人受到了高剂量的核辐射，840万人受到辐射影响、15.5万平方公里的土地受到污染、40万人被迫离开故土。切尔诺贝利核事故被归类为国际核和放射事件分级表的7级事故，即重大事故。

福岛第一核电站事故

2011年3月11日，日本东部（东北）发生9.0级地震并引发海啸。海啸袭击了福岛第一核电站，造成核电站1至3号机组堆芯熔毁。该事故最终被归类为国际核和放射事件分级表的7级事故，即重大事故。据日本国际核退役研究所推测，在核事故中熔化的燃料棒和压力容器内的其他物质混合起来的核残渣，总重达880吨。截至2022年10月，福岛第一核电站事故发生后的11年，日本仍有3万多名受灾民众流离失所。联合国人权专今天敦促日本政府无条件向这些流离失所者以及在灾后重建地区提供基于人权和需求的支持。联合国境内流离失所者人权特别报告员塞西莉亚•希门尼斯-达玛丽 (Cecilia Jiménez-Damary) 在一份声明中表示：“许多流离失所者因为害怕辐射，或担心无法获取教育、医疗和就业等基本服务，无法或不愿返回原籍地。” 截至2023年2月底，日本因这场地震共死亡15900人、失踪2523人。

危害

切尔诺贝利核事故发生后，事故发生地点方圆30公里的地区被划定为“隔离区”，基本已经成为荒无人烟的废弃地区，而数万人在随后的几年中面临罹患癌症、白血病甚至死亡的威胁，其中甲状腺癌是切尔诺贝利事故后的一个主要问题。据联合国原子辐射影响科学委员会的一项报告显示，在1991年至2015年期间，在白俄罗斯、乌克兰全境以及俄罗斯四个受污染最严重的州，约有2万例甲状腺癌病例。这些人在1986年切尔诺贝利事件发生时年龄在18岁以下，其中四分之一的病例可能由于辐射照射导致，约为5000人。

2015年，日本冈山大学教授津田敏秀等人在国际医学杂志《国际流行病学传染病学杂志》上发表论文指出，受福岛核事故泄漏大量放射性物质影响，福岛县内儿童甲状腺癌罹患率是日本全国平均水平的20倍到50倍。此外，美国伍兹霍尔海洋研究所专家肯·比塞勒说，福岛核事故对海洋的影响是空前的，因为泄漏的80％都进入了海洋。据悉，通过海洋放射性物质模拟动态图显示，随着洋流运动，放射性已经到达美国西海岸。而美国《国家科学院学报》2015年刊登加拿大贝德福德海洋学研究所科研人员的报告说，在北美太平洋一侧沿海检测出了来自福岛核事故的放射性物质。

防护

对于核电站产生的放射性废物，根据其类型和特性，选择合适的处置方式，采用自然屏障与工程屏障相结合的多重屏障措施来处置。工程屏障包括废物包装容器、混凝土回填等，自然屏障包括处置设施所在的岩石层、土壤等。废物处置安全隔离期的要求与废物的特性和处置方式密切相关。

对于采取近地表处置方式的低中放固体废物，以工程屏障为主。这些低中水平放射性废物经过固化处理，并封装在坚固的包装容器后，被运输到低中水平放射性废物处置场中，放置于底部经过处理具有承重、防渗、集水、吸附放射性核素等功能的混凝土处置单元中。处置单位顶部覆盖几米厚的覆盖层并种上植被，以防止深根植物、啮齿动物、穴居动物的闯入和人的挖掘活动。即使废物桶发生破损或老化，多数放射性核素也只是被吸附在周围的土壤中，从而确保300-500年的安全隔离。

对于核电站乏燃料后处理产生的高放废物，由于所含的大量放射性核素寿命极长，需要确保上万年的安全隔离，工程屏障失去作用，最终依赖天然屏障的隔离作用。一般在1千米左右的深部稳定岩层中处置，避免废物受到外界环境条件变化的影响，防止人员意外闯入，并在废物中的放射性核素从废物桶中释放后有效阻滞其迁移到环境中，以达到安全隔离目的。

重大事件

2023年8月24日，福岛县第一核电站启动核污染水排海。经由1公里的海底隧道，核污染水流向太平洋。此后的数十年间，核污染水将持续排入大海，影响整个太平洋乃至全球海域。截至2023年9月11日，日本福岛第一核电站核污染水首轮排海作业结束，总计向太平洋排出7788吨核污水。根据东京电力公司的计划，接下来将进行设备检查，最早将于9月底开始第二轮排海，今年将分4次排放3.12万吨核污水。无论是国际原子能机构（IAEA）还是日本环境省发布的检测结果仅涉及放射性核素氚，东电发布的海水抽样报告也只包含氚、铯-134、铯-134。实际上，核污染水中除了氚之外，还有-90、锶-89、钴60、碘-129等60多种核素，目前为止仍然没有详细数据来证实这些核素对海洋生物的影响究竟有多大。核污染水入海后，2023年9月8日，150名渔业从业者向福岛县地方法院提起集体诉讼，包括福岛、岩手、茨城县、东京等地的渔民，他们控诉日本政府和东京电力公司的核污水排海行为侵犯了渔民的捕鱼权，还威胁公民和平生活的权利，要求立即停止。韩国、菲律宾及天平洋岛国等多次对福岛核污染水入海计划表示反对。日本向太平洋排放放射性废物计划不仅是核安全问题，更事关海洋环境、渔业、民众健康以及子孙后代利益。第二轮核污染水排放预计于9月底至10月上旬启动。