利用核燃料（铀235、钚256、铀233）或可聚变核素（氘、氚）裂变反应或核聚变反应产生热能转为动力的装备称为核装备，发出的核电，是当今三大电之一，与火电、水电并列。核动力装备包括核反应堆、产生动力的系统和设备，以及为保证设备正常运行、人员健康和安全所需要的系统和设备等三个主要部分。核电站反应堆型主要有沸水堆、压水堆、气冷堆和快中子堆四种。核动力装备主要应用于发电、舰艇和空间技术。核裂变技术已成熟，而可控的核聚变技术尚处于研发阶段，首个实用核聚变反应装备可能还需要七八年才能面世。
核裂变是一种物理现象，简称裂变，一个重原子核分裂成两个中等质量的核叫裂变。一个铀235（质量数是235的轴）核裂变释放的能量约200MeV。平均每个核子释放0.85MeV。1kg铀235核完全裂变放出8.36×1013J的能量，相当于2×104t梯恩梯（TNT）爆炸，1tTNT爆炸产生4.18×109 J的能量。易裂变的核有铀235、钚239、铀233。铀弹一般装15kg~25kg铀，钚弹一般装5kg~10kg钚。核电站（原子能发电站）是利用人为控制的缓慢裂变反应释放的能量发电。一座100万kW的核电站每年只需30t浓缩铀，而同等功率的火电站每年需耗2.5×106（2.5百万）t煤，同时放出大量的CO2与含硫的有害气体，以及固体废弃物。
核聚变也是一种物理现象，是轻原子核聚合成较重原子核的核反应。一个2H（氘）核和一个3H（氚）聚合成一个4He（氦）核，放出一个1n（中子），同时释放17.58MeV的能量，平均每个核子释放3.84MeV，是裂变反应平均每个核子释放能量的4.5倍。4个1H（氢）聚变合成一个4He核，释放24.7MeV＝3.95×1012J能量。太阳辐射的能量为1.28×1044J，就来源氢聚合成氦的聚变反应。实现核聚变反应需达到108K左右的高温，目前只有原子爆炸才能达到如此高的温度。氢弹就是利用原子弹爆炸时的高温引起氢原子核聚变瞬间释放巨大能量起杀伤破坏作用的。
含有易裂变核素如铀235、钚259、铀233或可聚变核素如氘和氚在反应堆中可以发生自持的核反应并连续释放能量的材料称为核燃料，1kg铀235完全裂变发生的热量约为2.2×107 kWh，并产生裂变产物。共产生的热量为1kg标准煤燃烧产生的热量大280万倍多，1kg氘裂变所释放的能量比1kg铀235的约大3倍。氢有3种同位素：氢1（氢）、氢2（氘）、氢3（氚），海水中有的是铀和氢，以每1000t海水含3g铀计算，全球海洋中铀的蕴藏量可超过40亿t，海水中的氘和氚也是取之不尽，用之不竭。核燃料有的是，一旦核裂变装置投入商业营运，世界能源问题就彻底解决了，我们的子孙万代就享清福了。氘（dao）也叫重氢，氢的同位素之一，符号为D或2H，质量数2，主要存在于重水中，用于热核反应。氚（chuan）也叫超重氢，氢的同位素之一，符号T或3H，质量数3，有放射性，用于热核反应。
主席总理频推核电 装备与技术出海指日可待
2014年，随着中国领导人外交活动的加强，与高铁类似，核电也屡屡成为国家领导人出访与外交活动推介的响当当的“中国制造”金字国家名片。在2014年，中国核电企业（中广核、中核集团、中电投）与法国、阿根廷、意大利、西班牙、加拿大、捷克、哈萨克斯坦等国签署了有关核电合作的文件。由中核和中广核联手打造的“华龙一号”与国家核电公司研发的CAP1400为骨干的核电装备或将成为出海的头批产品。
2015年1月15日，习近平主席指出，核工业作为最高科技战略产业，是国家安全的重要基石；要坚持安全发展、创新发展，坚持和平利用核能，全面提升核工业的核心竞争力。无疑，习主席的指示是国家发展核工业的指路明灯。
2015年2月5日，习主席在人民大会堂同阿根廷总统克里斯蒂娜举行会谈，表示后期将核电作为双方合作的重点。同日，阿根廷总统随即对外宣称，阿根廷与中国签署了核电合作协议，利用中国“华龙一号”建设两座核电站，总投资超过128亿美元。“华龙一号”核电技术的成套出口，在一定程度上体现了国际市场对中国自主开发的独立自主知识产权的第三代核电技术的认可，它承载着中国人闯荡天下的重要一步，但这仅是中国核电技术出海的开始。
2015年1月28日，李克强总理主持召开国务院常务会议，部署加快铁路、核电、建材等中国装备“走出去”，推进国际合作，提升合作层次。会议确定，大力开拓铁路、核电等重大装备国际市场，整合行业资源，创新对外合作模式。
在工业发达国家，核电站的建设已有60多年的历史，是一个成熟的产业，截至2013年，美国的装机容量已超过10000万kW，世界第一，其他依次递减次序为法国、日本、德国、俄罗斯、英国、韩国、加拿大、瑞典、西班牙（730万kW）。
2011年3月日本福岛核电事故发生之后，中国国内的核电建设曾一度暂停，2013年12月以前中国只有17台核电机组运行，但在所有发电量中的占比也只有不到2%，与国外有些国家的百分五六十相差甚远，据中国核能行业协会的统计，2014年共有5台核电机组投入商业运行，因此至2014年年底中国投入商业运行的核电机组共22台，累计发电量1305.80亿kWh，约占全国总发电量的2.39%。台湾省的核电装机容量约占全岛总发电装机容量的60%。
中国《核电中长期发展规划（2011~2020）》要求，在2015年以前，中国在运行的核电装机达到4000万kW，在建1800万kW；到2020年，中国营运核电装机应达到5800万kW，在建3000万kW，为此，在到2020年为止的这段时间内，核电装机容量的复合增长率应达到18%，核工业的直接用铝量的复合增长率也应达到18%。
不管是国内核电项目的建设速度，还是核电装备走出去的步伐都在快速提升，而且不是短期的，复合增长率有可能达20%，铝材的增长潜力很大。据《新京报》（2015年2月10日）报道，在国务院直接指示下，国家发改委正在牵头制定《关于加快装备走出的指导意见》，目前初稿已完成，而工信部、商务部也将配合意见出台政策。所支持的产业包括铁路、核电、建材生产线、钢铁、有色、建材、轻纺等。
据国际原子能机构预测，到2030年全球的核电装机容量至少增加40%。未来10年，除中国外，全球约有60台至70台100万kW级核电机组建设，海外核电市场空间将达1万亿元，据笔者预测，同期中国国内建设的核电机组数量及装机总容量大致与国外的相等，但市场空间约为国外的75%，即约低25%。
核装备越洋过海 高精铝材全程护航
中国核工业已近60年，已经设计与建造了生产堆、研究堆和核潜艇动力堆等。各工业发达国家为解决人类未来能源正在对核聚变反应堆的开发进行大量的研究工作。
在核工业中铝及铝合金主要用作低、中温水堆（石墨水生产堆、实验研究水堆及某些重水实验堆）燃料元件的包壳、工艺管、辅助管道及其他结构材料等。工业纯铝在温度为100℃~130℃的水冷反应堆中得到广泛的应用。
反应堆铝材应具备的特性
铝材之所以在反应堆中得到广泛应用，除了它具有众所周知的优良性能外，在核工程性能方面还有一些特异的性能：对热中子的吸收截面小，为0.22×10-24cm2，仅比铍、镁、锆的大一些，而比其他金属的小得多，因此，铝是性价比优秀的上等材料；辐照感应放射能衰减快，高纯铝在停止辐照后一周内，放射能就急剧下降；反应堆壁溅蚀小，在175℃以下耐辐照，辐照损失小，空穴率低。
在反应堆中，作为热交换介质的水所引起的腐蚀比常规热电站中的严重得多。一般说来，铝材在50℃以下的水中发生点蚀，在50℃~250℃水中以均匀腐蚀为主，在300℃以上水中则发生晶间腐蚀。
实践证明：选用耐点蚀的铝合金；提高铝合金纯度，以免产生阳级性的夹杂物；提高堆用水纯度，严格控制水中有害离子含量都是提高铝材耐点蚀的有效措施。此外，对铝材进行阳极氧化处理也能提高其对点蚀的抵抗能力，不过水的温度不能高于100℃，否则效果不佳。
作为元件包壳或工艺管的铝材，在加工、运输与安装过程中，其表面都不可避免地会产生种种避部损伤，如划痕、碰伤、氧化膜缺陷等，它们加速阴极去极化反应，也易使电位比铝的更正的重金属在此处沉积，从而加速铝阴极的离子溶解作用，加速腐蚀。但只要损伤深度不超过一定值（低温水堆用的铝材的容许安全值为0.15mm~0.30mm），不会引起异常的加速腐蚀，在低温水堆的特定条件下，可安全使用。
1965年以前中国所需的工艺管全部从苏联引进，1958年哈尔滨铝加工厂（现在的东北轻合金有限责任公司）开始二期项目建设，其中有工艺管车间，有成磁疗的轧管、精整、阳极氧化设备，原为苏联缓建项目，后由于苏联中止援助，中途一度停建，尔后自力更生建设，1965年才建成投产，设计生产能力50t/a。1966年生产工艺管4934根，33t，管的外径43mm，内径41mm，当时的合金牌号为LT24。后来又在西北铝加工厂建了一个工艺管车间，所以现在中国可生产工艺管的企业有2个。
在中温水中，铝主要发生均匀腐蚀。因此，水中的离子对其腐蚀的影响不像低温时那样显着与敏感，而合金成分、晶粒大小与组织状态却起着较大的作用。在6xxx系合金中，最好不存在过剩的Si相。向合金中同时加入Fe及Ni（0.3%~0.4%），并使其质量比为1，以形成氢超电压较低的Al9FeNi相，可提高合金的抗腐蚀性。因为有Al9FeNi相存在时，氢可以从其质点处逸出，铝基地不会产生阴极反应。
在高于130℃的动水中，阳极化膜易剥落，不耐腐蚀，但预生氧化膜（材料使用前，将其置于一定温度的高纯静水中一定的时间所形成氧化膜）可提高合金的抗中、高温动水腐蚀的能力。
对堆用铝材危害最大的是晶间腐蚀，是由晶界区和晶粒基体之间的电位差引起的。因此，凡能降低这种电位差的措施都能提高合金抗晶间腐蚀的能力。
防止铝材晶间腐蚀极有效的措施是向铝中添加一定量的Fe与Ni，使之形成氢超电压较低的阴极相Al3Fe、Al3Ni与Al9FeNi等。这就是中、高温堆用铝材大都含有一定量的Ni与Fe的缘故。向Al-Mg-Si合金添加一定量的Cu也能提高合金抗晶间腐蚀的能力。
合金的晶粒越细，抗晶间腐蚀的能力也相应地提高一些，热处理条件也对合金晶间腐蚀有明显影响。高温退火往往使呈阴极的第二相沿晶界沉淀与使晶粒长大，增加合金的晶间腐蚀敏感性。
大家知道，金属材料的晶粒越细，组织越均匀，抗蚀性也越高，所以往往向铝合金中添加微量的晶粒细化元素。但是对反应堆铝合金来说，应考虑数量元素的热中子吸收截面，例如天然硼的热中子吸收截面为755×10-24cm2，而B10的却高达3800×10-24cm2，含硼的合金及纯硼是很好的屏蔽材料与控制材料，但对非屏弊材料来说，却是一个有害元素，应严加控制。美国铝业协会及材料试验学会（ASTM）规定8001合金的B含量不得大于0.001%。
锆的热中子吸收截面相当小，只有0.18×10-24cm2，钛的为5.6×10-24cm2，铬的为2.9×10-24cm2，可作为反应堆铝材的微量添加元素。
反应堆铝材
反应堆铝材可分为两种：温度在130℃以下的低温堆用元件包壳及结构材料，主要是工业纯铝1100与6063合金；使用温度不超过400℃的中温堆用材料，如Al-Ni-Fe系、Al-Si-Ni系合金，其中典型的是美国的8001合金。
在美国广泛采用工业纯铝1100（质量%：0.05~0.20Cu、0.05Mn、0.10Zn、0.95Si+Fe，其他杂质单个0.05、总计0.15，99.00Al），苏联及俄罗斯采用Al-Mg-Si系合金CAB-1（0.45%~0.90%Mg、0.7%~1.2%Si，其余为Al与不可避免杂质）作为压水型反应堆MP、BBP-M等的结构材料及工艺管材料。但这些材料的最高工作温度为130℃，如温度更高，则需用其他铝材。
工作温度为130℃~400℃的铝合金有：中国的306合金（约含7%Si与0.65%Ni，其余为Al及不可避免杂质），它的热中子吸收截面小，对中、高温水有高的抗蚀性，有相当好的室温及同温力学性能，加工成形性优秀，可作管状元件及板状元件的包壳材料。
国外采用铝－硅－镍合金作为元件的包壳材料，在高温水中有良好的抗蚀性。后一个合金在260℃~300℃水中的抗蚀性比8001合金的高。
在某些情况下，如果作为屏蔽材料的混凝土的质量与体积不能满足要求，或不便使用时，则除水以外，还可以用一种名为“波拉尔（Boral）”的铝板作为屏蔽，它是一种含有碳化硼（B4C）的复合铝合金，因为它有良好的中子吸收性能，在其表面包覆一层1100工艺纯铝。
核聚变铝材
当前，一些国家为了解决人类未来能源问题，还在开发核聚变反应堆，其中美国的成就最突出，2010年11月20日被誉为“人造太阳”（核聚变试验堆）的美国国家点火装置（NIF）开始点火运转，产生6×106 °F的高温，相当于恒星或大行星核心温度，达到了核聚变所需的温度。
核聚变反应堆是将氘（D）和氚(T)产生的高温等离子体封闭起来，进行核聚变反应，反应堆应该用放射能衰减快的、停堆后短时间人可以接近的、残余放射能小的材料的制成。铝合金是一种低感应放射能材料，是一种较为理想的热核反应堆材料。
热核反应堆材料除要求感应方式能小外，在120℃还应有相当高的强度。由于磁场作用会产生涡流，铝合金的电阻应大一些，还应有良好的成形性能、加工性能、真空性能与导热性。
研究表明，残余感应放射能低的材料是C、SiC与纯铝，但C及SiC的加工成形性能差，不易加工大的构件，现在日本的R计划、国际原子能机构的INTOR项目和美国的STARFIRE核聚变反应堆的研究都把铝合金作为研发的首要材料。
在元素周期中，对14.1MeV中子引起的感应放射能低的元素只有Li、Be、C、Mg、Al等。因此，核聚变反应堆铝材的研究开发对象无疑当是以高纯铝为基础的Al-Mg-Si系、Al-Mg 系、Al-Si系、Al-V系、Al-V-Si系、Al-Mg-V系、Al-Mg-Li系合金及烧结铝合金（SAP）。在这类材料中，应严格控制铝合金的常用合金元素Fe、Cu、Cr等的含量。
据美国国家点火装置的官员估计，使用核聚变反应堆的发电站将于2020年开始运行，到2050年将有25%的美国民用能源由核聚变提供。海水中有的是氘，1gal海水可提供相当于300gal汽油产生的能量，50gal海水所产生的能量相当于2t煤的。核聚变很环保，大规模应用后，可以少使用化石燃料，从而大大降低温室气体排放。一旦我们掌握了核聚变发电技术，我们的子孙后代将享受到科技发展带来的飞跃，能源短缺的时代将一去不复返，铝在迎接这个时代的到来将发挥重要的作用。
在中国发电装机容量中，核电装备占的比例甚低，在今后二十年内，核电装备用铝量的年平均增长率可达20%或更大一些，成为高精铝材应用方面的又一新亮点。核电装备所需的铝材中国都能生产，但是生产工艺管的企业只有东北轻合金有限公司和中铝西北铝，在研发核电站用铝材方面与工业发达国家的相比还有较大差距，亟待加强与加大投入。
