核电站的秘密

黄欢悦 贝贝

目前，电主要来源于水力发电、火力发电、核能发电、风力发电、太阳能发电，其中核电占世界发电总量的20%，与火电、水电一起成为世界电力供应三大支柱。我国第一座商用核电站是广东的大亚湾核电站，那么大家知道我国少数民族地区的第一座核电站在哪儿吗？答案来了——就在广西防城港市港口区光坡镇，因毗邻红沙村，所以广西防城港核电站又称“防城港红沙核电站”。今天，我们就请“小创科普官”黄欢悦工程师来给我们介绍下广西防城港核电站吧！

广西防城港核电站是我国在西部地区和少数民族地区开工建设的首个核电项目，规划建设6台百万千瓦级核电机组，建成后可每小时发600万度电以上，目前一期工程的1号、2号机组已建成并已投入商业运行，二期工程的3号、4号机组也已开工建设，其中二期工程采用了我国拥有自主知识产权的三代核电技术——华龙一号。

说到核，同学们是不是会想到原子弹？原子弹作为核武器之一，和核电站的工作原理一样，都是利用核能。铀-235原子核在吸收一个中子以后能够分裂，同时释放出2～3个中子和大量的能量，这个就是核裂变能，也就是常说的核能。1个铀原子核裂变后，可释放出约200MeV的能量，而1克铀裂变释放的能量相当于燃烧3吨煤，其爆炸产生的威力与20吨TNT炸药爆炸产生的威力相当。那么核电站会像原子弹那样爆炸吗？当然不会，因为原子弹是否能爆炸取决于核燃料——铀的浓度。铀浓度大于90%时核炸弹才会爆炸，而核电站的铀浓度会被人们控制在5%以下，离核炸弹爆炸的指标差了十万八千里呢！

核电站与火电站一样，都是通过燃料释放的能量产生蒸汽，再用蒸汽推动汽轮机带动发电机发电的。不同的是核电站依靠核能产生蒸汽，火电站依靠煤炭、石油、天然气等燃烧产生蒸汽，两者的燃料重量相差10万倍，因为原子的重量只有1/1023克。拿两者的重量相比，就如同拿地球的重量与一小块砖头的重量相比。1台百万千瓦级核电机组1年只需消耗30吨核燃料，便可每小时发电100万千瓦时，可供应400个普通家庭1年的用电，且二氧化碳、二氧化硫等温室气体是“零排放”，所以核电站是“吃”得少、干活多、排得少、受天气影响小的目前全球最稳定的电力供应渠道。由于核电站运行需要有充足的水源来冷却机组，而海水是比较理想的冷却水源，因此大多数的核电站都建在沿海地区。

现在我们来看看1台百万千瓦级核电机组是怎么发电的。核电机组需要的核燃料铀是藏在铀矿石中的，需经过很多道工艺才能制成的铀燃料块，俗称“黄饼”。

核电机组分为3条水回路，一回路布置在安全壳内，包括压力容器、堆芯、主泵、稳压器等主要设备，堆芯的核燃料在控制棒的作用下发生核裂变，并释放出热量，这些热量随着一回路中的水进行循环，经过蒸汽发生器时把热量传递到二回路;二回路中包括蒸汽发生器、汽轮机、凝汽器、给水泵等主要设备，蒸汽发生器中的水吸收一回路热量后，转变为高温高压的蒸汽，推动汽轮机以每分钟1500转速度运转，从而带动发电机发电;蒸汽经过汽轮机后，大约有三分之一的热量转化为了电能，随后蒸汽经过凝汽器变成水，通过给水泵继续回到蒸汽发生器，这样便可循环利用能量;蒸汽在通过凝汽器的过程中，把剩余的热量从二回路传递到了三回路，三回路中来自大海的水，直接将二回路中多余的热量带走，最终完成核能发电。

有同学会问：“我听说核会有辐射，那核电站周边是否安全呢？”要回答这个问题就不得不提核电站的三道保护屏障：第一道屏障是核燃料芯块和包壳，核裂变产生的放射性物质98%以上滞留于核燃料芯块中，核燃料芯块是烧结的二氧化铀陶瓷机体，被密封在锆合金包壳内，这样能有效防止放射性物质外泄;第二道屏障是压力壳，20厘米厚的钢质压力壳能完全将一回路系统密封;第三道屏障是安全殼，安全壳即核反应堆厂房外墙，由90厘米厚的预应力钢筋混凝土结构、6毫米厚的钢板构成，理论上可承受一架波音737飞机的撞击。这些安全保护屏障让核电站周边的照射只有约0.01毫希/年，还小于去医院照X光一次受到的辐射（约0.02毫希），而小于250毫希的照射是不会对人体健康有影响的。

核电站有多重保障保证核电安全输出，所以我们大可放心享受核电站带来的“福利”。据国家能源局统计，截至2021年6月，我国运行核电机组51台（不含台湾地区），在建核电机组11台;2021年1～6月，运行核电机组累计发电量为1950.91亿千瓦时，占全国累计发电量的5.04%。

在我国经济发展对能源需求日益增长的将来，核电因具有经济、高效、清洁的特性，必将发展壮大、大有可为。

（文章资料由广西防城港核电站提供。）039387E8-795A-4786-B604-35CFE66B6A66