什么样的核能既安全又没有污染？
近日有国内媒体报道称，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室宣布，其核燃料研究人员使用一种新的核燃料合成工艺，生产出了安全的锕系核燃料。这意味着核燃料提取技术方面取得了新突破，其相关论文已发表在《无机化学》杂志上。
锕系元素是周期系ⅢB族中原子序数为89～103的 15种化学元素的统称，包括了锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹，其中锕、钍、镤、铀、镎、钚前六种元素存在于自然界中，其余9种全部用人工核反应合成。这些元素都有放射性，科学家通常将铀以后的原子序数为93～109的17 种元素称为超铀元素。
洛斯阿拉莫斯国家实验室在核物理和核燃料方面的研究很超前，其研究人员认为：“在目前的核能发电系统中，锕系氮化物燃料应该是一种更安全、更经济的选择，也非常适合未来第四代核动力系统，具有可持续的封闭式反应堆燃料循环。”这里所讲的锕系氮化物不但有铀和钚两种重元素，也有其他的锕系元素。
与锕系氧化物相比，锕系氮化物具有更好的导热性，而且能量密度明显更高，可以用更少的材料获得更多的能量，而且还具备更好的导热性，可在较低温度下运行，可让发电环境安全无污染，没有放射性，让生产环境更安全，这都是理想核燃料具备的特征。
美国科学家的研究也说明核燃料的原料来源也在放宽。在刘慈欣作品《流浪地球》中，人类为了驱动地球离开太阳系，在地球表面建造了1万多台巨型核能发动机，这些行星发动机所使用的燃料只是地球上的石头，说明这种发动机可以将普通元素进行核聚变或核裂变，在这一过程中释放核能。
也许在不远的将来，科学家们真能制造出类似行星发动机能量释放方式的核电站，只用地球上的石头做燃料就可以发电了。
核动力航母可以30年不换燃料，符合能量守恒吗？
下面的回答没能真正解决提问者的疑惑，我试着从核物理的角度解答下这个问题：核动力航母可以30年不换料不是单纯的满足能量守恒定律，满足的的是质能守恒定律。
纵观大千世界，没有一条放之四海而皆准的定律，任何规律都有适用的外部条件，任何物理规律都有适用的物理条件，能量守恒定律也是如此。
在经典物理学中，质量就是质量、能量就是能量，就像学习初中物理时，这两者的单位一定是无法转换的，不搭边的，在经典物理学中遵守的是质量守恒定律和能量守恒定律。
1907年，爱因斯坦发表了几篇著名的论文，表达了这样的观点，在相对论力学中，质量和能量不在独立，质量守恒和能量守恒要共同遵守质能守恒定律。
在核裂变发现之前，研究的对象最小也是原子级别的，没有深入到原子核这么小的量级，那时还是遵守质量守恒和能量守恒的。在研究核裂变时就需要将能量考虑进去才守恒，或者说质量分为了静质量和动质量，携带能量的粒子就是一部分质量，质量并没有减少。
从另一个角度考虑，核反应只是将原子打乱重新组合的一个过程，由于各种原子核的结合能不同，放出了能量，所以中子和质子的总数是不变的，这样即使30年过去，总的质量当然无法看出来减少。
今天的科普就到这里了，更多科普欢迎关注本号！
核动力航空母舰一般在20年左右就要进行核燃料的更换工作，目前世界上装备核动力***的只有两个国家，一个是美国，另一个是法国。美国装备有11艘核动力***，其中包括10艘尼米兹级***和1艘福特级***。企业号是美国海军装备的第一艘核动力***，如今已经退役，不过另一艘企业号***正在建造中，这就是第三艘福特级***。
核动力***是使用核反应堆来做动力，目前使用的核反应堆是压水反应堆，美国在核反应堆领域有非常丰富的经验。核反应堆理论上装载一次核燃料后可以在全寿命内实现航行，不过通常在一半寿命的时候会进行核燃料的更换工作，这个不是因为核燃料完全消耗完毕，而是利用这个机会对核反应堆等部件进行维护工作，这样对后续的使用就有保障。另外也会通过这个机会对整个***进行大规模的升级改造工作。
核反应堆的核燃料进行核反应当然会遵守能量守恒原理，核反应堆是利用核裂变的形似来产生热量，然后这些热量被水带走形成水蒸气，水蒸气在驱动蒸汽轮机，这就是实现了核能到机械能的转换过程。核能的利用率是非常高的，这个不仅是由于核能转换成了热能，本身蒸汽轮机是目前效率较高的动力装置。
除了美国之外还有法国具备建造核动力***的能力，目前法国海军装备有一艘戴高乐号***，其余国家装备的***都是***用常规动力。
