一、核电站的本质：用“原子能”烧水的超级锅炉

你或许听闻过核电站存在危险，也或许知晓它能够提供大量的清洁能源。然而，其原理实际上能够用一句话来概括，那就是利用核能来烧水，接着用蒸汽来发电。不过，这里所说的烧水并非普通的烧水，而是通过原子核的裂变来释放能量，简直可以称得上是“微观世界的火山爆发”！

核电站的核心部分是核反应堆，其中装有铀 -235 等核燃料。铀原子一旦被中子击中，就会分裂成两个相对较小的原子，并且会释放出大量的能量以及新的中子。这些新产生的中子会接着去撞击其他的铀原子，从而形成链式反应，持续地释放出热量。

二、核能发电三步曲：从原子裂变到你家灯泡

1. 核裂变产热：微观世界的能量爆炸

核燃料棒在反应堆中会“燃烧”，这实际上是铀原子不断发生裂变的过程。1 克的铀 -235 所释放出的能量与燃烧 3 吨煤的能量相当！这些热量被水所吸收，使得水温迅速升高并飙升至 300℃以上。然而，为了避免水出现沸腾的情况，反应堆被设计成了类似“高压锅”（即压力容器）的结构，其内部压力高达 150 个大气压，这样就能让水在高温状态下依然保持液态。

2. 蒸汽推动涡轮：机械能转换的关键

高温高压的水经由管道进入蒸汽发生器，接着把热量传递给另一回路的水。第二回路的水在常压环境下开始沸腾，进而变成蒸汽，蒸汽推动涡轮机快速旋转。涡轮机与发电机相连接，能够将机械能转变为电能，而这便是你家灯泡亮起的最终能源。

3. 冷却循环：热量的“回收站”

第三回路的海水会冷却用过的蒸汽，使蒸汽重新变回水，然后进行循环使用。这种“三回路设计”能够将核燃料与外界完全隔离开来，从而确保放射性物质不会外泄。

三、安全设计：四道屏障锁死辐射

核电站的安全性常被质疑，但现代技术已构建了“钢铁防线”：

双层安全壳：由 1.5 米厚的钢筋混凝土穹顶构成，连飞机的撞击都能够承受得住。

即使出现极端事故，也存在非能动冷却系统。这个系统包括重力注水和自然对流散热。它无需电力就能够实现降温，从而能够彻底避免福岛式的悲剧发生。

四、核电的AB面：清洁高效 vs 废料难题

优点：

缺点：

五、未来趋势：从核裂变到“人造太阳”

当前核电站依靠的是核裂变，然而科学家对核聚变更为看好，核聚变就如同太阳的能量来源一样。聚变的燃料是海水中的氘，1 升海水所蕴含的能量相当于 300 升汽油的能量，并且几乎不存在辐射污染。中国的“人造太阳”EAST 装置已经能够实现 1.2 亿℃的运行并持续 100 秒，这距离商用又迈进了一步。