【涨知识】不只是“烧开水”那么简单核电站发电原理深度剖析-北极星核电网

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4月，有“龙骨”之称的华龙一号福清5号机组堆内构件，由上海第一机床厂发运前往福建。华龙一号是我国自主研发和设计的第三代核电技术，这标志着我国核电技术的提升，堆内构件属于重型装备中的精密设备，承托起核燃料组建，并为各类堆芯测量装置提供精准定位和支承，正因如此，如果把核电站内各类设备比作“华龙一号”这一巨龙内的“器官”，堆内构件自然就是“龙骨”了。

世界核能协会的数据显示，到今年1月为止，全世界共有30个国家和地区拥有核电机组，机组总数为440个，发电量占全球发电量的11%。因为核电具有低排放的优势，许多国家都在布局核电，目前共有18个国家的50个核电机组在建，我国在其中占比不小。

在一个核电站中，核反应堆自然是核心关键所在，世界上第一个核反应堆，是由出生于意大利的美籍物理学家费米于1942年在美国芝加哥大学所建，被称为“芝加哥一号堆”。该反应堆于当年12月2日内部成功产生可控铀核裂变的链式反应，这一天被认为是人类原子能时代的开始，费米也被称为“原子能之父”。

经常有人将核电站发电的过程比喻是“烧开水”，而核电站“烧开水”是从人类掌握控制核裂变的链式反应开始的。铀核在被中子轰击后，会分裂成两块质量差不多的碎块，这就叫原子核的裂变，在裂变过程中会释放能量，并且，裂变的过程中还会产生中子，继续轰击，引发新的裂变，这就叫“链式反应”。人类发现，这样的“链式反应”其实是可控的，于是，就开始使用核裂变释放的能量。

控制住了“链式反应”，人类发明了原子弹，也造出了核电站。核裂变释放的能量，可以使反应区的温度升高，水或者液态的金属钠等液体在反应堆内外循环流动，就可以把反应堆内的热量传输出去，让反应堆冷却下来。反应堆放出的热，可以用来“烧水”，把水变成水蒸气后推动发电机发电。事实上，这样的发电原理和火电发电机是一样的，只不过，一个是用核燃料，一个是用煤。但是，核燃料的工作效率远远高于煤，一支铅笔大小的核燃料，相当于10吨左右的煤的工作效率。

既然核电站“烧开水”的过程起始于中子对铀核的轰击，那么，如何控制好中子就至关重要。如果中子速度太快，就容易射不准铀核，于是人类要想办法让中子的速度慢下来，因而会使用一定的“慢化剂”，例如石墨、重水、轻水等，这就是常说的石墨反应堆、重水反应堆和轻水反应堆。世界上大部分核电机组采取的是轻水反应堆，轻水就是我们常见的水，相对于重水自然成本更低，效率也更高。

核电站建起来了，公众对于核能使用的安全性要求也提高了。现有的核电站被分为3代，符合美国《先进轻水堆用户要求文件（URD文件）》和《欧洲用户对轻水堆核电站的要求（EUR文件）》的反应堆，被认为是第三代反应堆。不论是在燃料管理技术、反应堆设计技术，还是数字化控制系统，第三代反应堆都比第二代反应堆有了很大改观。“华龙一号”作为具有自主知识产权的第三代核电技术，将为我国的能源事业做出很大贡献。

原标题：核电站这样“烧开水”

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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