认识核电站|带你完全认识核电站

核电站（nuclearpowerplant）是利用核分裂（nuclearfission）或核融合（nuclearfusion）反应所释放的能量产生电能的发电厂。大亚湾核电站是中国大陆第一座商用核电站。

一、核反应堆原理

半个多世纪前，科学家们发现，用中子轰击铀原子核，会发生核裂变反应，出现质量亏损并释放出巨大的能量。根据爱因斯坦的相对论原理，物体的质量是其所包含能量的直接量度，原子核裂变反应所释放的能量为常规燃料的几百万倍。

第二次世界大战期间，核能最早被用来制造原子弹，显示出了它的巨大杀伤力。但是，核能对人类文明进步的巨大意义不是战争，而是解决人类日益紧迫的能源问题。如果把木炭、硝和硫磺混和，让它在瞬间发生氧化反应，就成了具有杀伤力的火药。把木炭放在火炉中缓慢燃烧，就成为人们日常生活使用的能量来源。同样，为了把核能作为生活的能源，必须解决如何控制核反应速率的问题。

原子弹采用浓缩度达百分之九十的金属铀，一定数量的金属铀瞬间集合在一起就发生核爆炸。为了让核燃料像普通火炉那样缓和地发生反应，并向外界供应能量，人们设计和建造了核反应堆，对核反应进行人为的控制。核电站中的锅炉，就是利用核反应堆提供的能量。

在核反应堆里，不是采用有危险性的高浓缩铀，而是浓缩度只有百分之三甚至更低的铀。这些铀不是金属状态，而是氧化物或碳化物状态，从源头上防止了发生核爆炸的可能。为了使核反应按照人要求的速率可控制地进行，在反应堆的核燃料元件中间插入许多吸收中子的控制棒。通过调整控制棒的位置控制中子的数量，就可以控制核电站的功率大小。

为了利用核反应产生的能量，采用水、氦气或液态钠这类冷却剂对核燃料棒进行冷却。被加热的冷却剂从核反应堆流出，进入蒸汽发生器中将热量传递给汽轮机回路的水，把这些水加热成蒸汽推动汽轮发电机组发出电能。除了沸水反应堆核电站，汽轮机的蒸汽是没有放射性的，不会造成环境污染。

二、核电站结构

一般来说，核电站的反应堆本体由堆芯、堆内构件、反应堆压力容器及控制棒系统组成。堆芯是实现可控制核裂变反应的区域，主要由核燃料组件、慢化剂、冷却剂、控制棒组件及中子源等组成。多数核电站的核燃料制成氧化物芯块装在金属包壳中，采用锆合金为包壳材料。除了快中子反应堆，核电站采用慢中子维持核反应，以提高中子引发裂变的几率，因此堆芯中还有使中子减速的慢化剂。堆芯的冷却剂将燃料棒冷却，并把热量从堆芯中载出。控制棒由吸收中子的铪、硼、镉等材料制成。

目前，世界上核电站常用的反应堆有压水堆（用加压普通水冷却和慢化）、重水堆（用重水冷却和慢化）、沸水堆（水在反应堆内加热成蒸汽后流出）、高温气冷反应堆（用氦气做冷却剂，石墨做慢化剂）和钠冷快中子反应堆（用液态钠做冷却剂，不用慢化剂）。

为了发出电力，除了沸水堆核电站，在反应堆冷却回路（一回路）之外，一般还有单独的水、汽回路（二回路）及其他各种辅助回路。快中子堆核电站在一回路和水汽回路之间还有中间钠回路，以防止放射性钠跟水发生反应。