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能源是自然資源的重要組成部分，是人類社會發展的先決條件，是國家經濟發展、人民生活水平提高的重要物質基礎。

目前，世界上的主要能源是煤、石油和天然氣這些化石能源（又叫化石燃料）。據國際能源署（IEA）統計，2009年全世界一次能源生產總量為175.6億噸標準煤，其比例構成為：原煤28.1%，原油32.5%，天然氣20.6%，水電2.3%，核電5.7%，其他10.9%。同年，全世界一次能源消費總量173.6億噸標準煤，比例構成為：化石能源80.9%（原煤27.2%，原油32.8%，天然氣20.9%），水電2.3%，核電5.8%，其他能源10.2%。2009年世界的電力67%由化石能源產生（煤電40.5%，油電5.1%，氣電21.4%），13.4%由核能產生，3.4%由其他能源產生。

2010年，中國的一次能源消費量為32.5億噸標準煤；生產量為29.9億噸標準煤，其中煤炭占76.8%，石油占9.6%，天然氣占4.3%，水電、核電、風電占9.3%。

燃燒煤、石油和天然氣，會向大氣中排放二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、二氧化硫（SO2）、氮的氧化物（NOx）等有害氣體以及煙塵（包括當前引起人們廣泛關注的PM2.5顆粒），造成環境的嚴重污染。

二氧化碳、甲烷叫“溫室氣體”，它們產生溫室效應，溫室效應主要由二氧化碳引起，它籠罩在我們的上空，使太陽照射在地球上的熱量很難散逸，從而使地球表面溫度上升。煤和石油燃燒產生的二氧化硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要物質。

許多著名專家認為，溫室效應引起的全球變暖就是一種大規模殺傷性武器，至少與核武器、生化武器的危險性相當。

而核能是一種清潔的能源，利用核能發電既不產生煙塵、二氧化硫和氮的氧化物，又不產生二氧化碳。即使考慮從采礦到生產燃料、使用燃料（例如發電）的整個燃料鏈來進行比較，核能產生的有害氣體也比化石燃料少得多。從整個燃料鏈比較，我國同樣規模的核電與煤電相比，核電向環境釋放的溫室氣體只是煤電的百分之一。

當然，核能的缺點是它產生放射性物質。其實，任何一種能源都是既具有優點，也存在缺點的。僅就向環境中釋放放射性物質而造成的輻射影響來看，煤電燃料鏈也遠高于核電燃料鏈，因為煤中也含有微量的放射性核素。從對公眾產生的輻射照射來說，我國的煤電燃料鏈是同樣功率的核電燃料鏈的50倍。

目前，能源緊張問題已經凸顯出來。化石能源是不可再生能源，它們的儲量有限，已經行將用盡。按2010年的消耗量計算，世界的煤炭只可以開采118年，而石油僅可開采46年，天然氣可開采58年。

因此，尋找與開發替代能源和新能源，成為擺在人們面前迫在眉睫的問題。新能源是指在新技術基礎上開發利用的非常規能源，包括風能、太陽能、海洋能、地熱能、生物質能、氫能、核能、天然氣水合物（“可燃冰”）等。這些新能源分為兩大類，一類是可再生能源，另一類是不可再生能源，但儲量很大。這些新能源有的已經研發了較長時間，具有較好的基礎，有的受技術性和經濟性的限制，離實現商業化還相當遙遠。這些新能源中，核能是不可或缺的替代能源，是達到工業規模應用的安全、清潔、經濟的能源。

核能發電是核能的重要應用。火電、核電、水電是當前電力的三大支柱。截至2012年5月12日，全世界共有30個國家建有核電站，建成并在運行的核電機組433座，總裝機容量371422兆瓦。2011年核發電量2.518萬億千瓦小時，占世界總發電量的13.5%。目前，核電裝機容量約占世界總裝機容量的16%。全球核電比重最大的國家是法國，核電占總發電量的78%。世界上擁有核電機組最多的國家是美國，共有104臺機組在運行。世界上正在建設的核電機組最多的國家是中國，共有26臺機組在建設。內陸核電廠與沿海核電廠的建設并沒有本質上的差異。目前全球在運行的430多臺核電機組中，內陸核電機組數量約占50%。美國的密西西比河是世界第四大河，也是北美洲最長、水量最大的河流。密西西比河流域一共分布有31臺核電機組。

當前，“可持續發展”已經成為世界潮流。“可持續發展”的定義是：“既滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發展。”這是1987年由布倫特蘭領導的世界環境和發展委員會提出來的。從這個意義上說，核能是可持續發展的能源。2012年7月，經合組織核能機構與國際原子能機構正式發布了2011年版的“鈾紅皮書”（《2011年鈾：資源、生產和需求》）。據該資料，截至2011年1月1日，全球開采費用低于130美元/千克鈾的已查明鈾資源總量為532.72萬噸鈾，而包括高成本資源（開采費用低于260美元/千克鈾）的全球查明鈾資源總量達到709.66萬噸鈾，待查明鈾資源總量為1042.91萬噸鈾。其結論是世界鈾資源可確保未來100年全世界熱中子堆核電站的供應。如果將熱堆乏燃料經后處理回收的鈾和钚循環使用，鈾資源的利用率可提高1.2倍；如果將鈾和钚用于快堆，則鈾資源利用率可提高60倍。而未來如果增殖反應堆（如快中子增殖堆，利用釷的高溫氣冷堆增殖堆，這種反應堆生產出的核燃料比消耗掉的多）發展起來，那么核能的發展前景就更加樂觀了。