中国核工业集团有限公司 核电站，按照不同技术原理有压水堆、轻水堆、重水堆、熔盐堆、石墨堆等等，尽管各个反应堆不同，但它们有一个共同特性，那就是发电的原理都是烧开水。 事实上，无论是核电还是火电，人类的能源发展历程就是在不断地变着花样“烧开水”。蒸汽发电覆盖大部分能源领域。 那么，核电站到底是怎么烧开水的呢？ 这里就需要先了解第一个概念——发电机是如何发电的？ 不管是什么类型的发电机，发电的过程都是将其他形式的“能”转化为电能的过程，这其中绝大部分是动能和电能之间的转换。至于动能，很好理解，各类大型发电站都是利用不同动力源来产生机械能，再将机械能转化为电力。 比如水电，就是利用水力推动机械轮机转动，将水的势能转变为机械能，水轮机接上发电机，就可以发出电来；再比如风电，就是利用风力推动叶片，将风的势能转变为机械能，风叶片接上发电机，也可以发出电来。 所以说，能不能发电，取决于有没有能够转化为机械能的动力。那么对于其他发电种类，譬如火电站，也毫无例外地需要动力输入，这个动力基本上就是蒸汽。 火电厂是利用可燃物（例如煤）作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是让燃料在燃烧时加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。 那么核电呢？ 核电站的工作原理其实也很简单，比如最常见的压水堆式核电站，就是用铀制成的核燃料，在反应堆内进行裂变并释放出大量热能，由高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽，推动汽轮机旋转，从而产生电能。 一般而言，压水堆核电站有三个回路。 一回路是核电站最核心的地方。核裂变反应在这里发生以后，产生巨大热量，这些热量将高压水加热到 300℃以上。为了确保安全，核燃料外面都会包裹着特制的燃料包壳，不仅如此，整个一回路系统。也被安装在安全壳密闭的厂房中，最大限度地保证公众和环境不受到影响。 二回路系统是汽轮发电机系统。由蒸汽系统、汽轮发电机组、凝汽器、蒸汽排放系统、给水加热系统和辅助给水系统等组成。二回路的水通过蒸汽发生器吸收了一回路蒸汽的热量，使自身变为饱和蒸汽，推动汽轮机发电，然后进入冷凝器，在冷凝器中冷却后，再通过给水泵进入蒸汽发生器。 三回路叫做冷凝器，是一个冷却回路。利用冷却水源冷却二回路的水，将废水带走。 压水堆核电站的三个回路彼此是独立运作，而二三回路的水对于生态环境不会造成任何影响。 我们知道，核电站是以核裂变为主要能量释放的，也就是说，裂变能量要经历一个先转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能的过程。单从裂变反应来说，这个过程由反应堆来主导，也就是核能发电的核心部分，一般会利用中子轰击铀 -235 或钚 -239，使之分裂为两个或更多个质量较小的原子核，同时释放多个中子。释放的中子还会继续轰击其他原子核，使反应过程持续下去，从而形成一个链式反应。 为了使链式反应可控，在反应堆中有一些能够吸收部分中子的材料，一般称之为“控制棒”。 在整个链式反应的过程中会释放大量能量，这部分能量可以使作为反应堆冷却剂的水变为高温高压状态的水，也就是被人们称之为“烧水”的部分。 高温高压的水通过 U 形的蒸汽发生器，将热量传递给 U 形器外的水，并使之变为饱和蒸汽状态。蒸汽推动汽轮机的转子旋转，将热能转化成机械能，而该转子是直接与发电机的轴相连的，这样一来，汽轮机就可以直接带动发电机进行发电，最终把机械动能转化成电能，通过储存输送供人类日常生活使用。 在明白了核电站的基本工作原理后，我们对核电站发电有了一定了解。从清洁角度看，核能发电的过程并不会产生二氧化硫、氮氧化物和烟尘等空气污染物，有利于控制温室效应，所以核能属于较为清洁的能源种类，而且核电站还因为坚持不懈地“烧开水”，能够进行更加清洁的海水淡化和制热供热。 至于代表最前沿科技的核聚变发电，如果实现了商业化，那么显而易见，它还得是“烧开水”。 （文章作者为中核战略规划总院苏杨）
