在微观世界里，一个小小的原子核发生核裂变时，竟会释放出无比巨大的能量。那么究竟怎样凭借这神奇能量实现发电呢？此问题引人深思，亟待我们去探索发掘其中的奥秘。

我们所熟知的压水堆核电站，都是以铀235作为发电原料。这不禁让我们好奇，铀235到底有着怎样的特性呢？而核电站发电的具体工作原理是什么？它与传统的化石燃料发电究竟存在怎样的差别呢？这种差异体现在何处？又有着怎样的本质不同？本篇文章即将为您揭开核能发电的神秘面纱。

对于普通老百姓而言，核电站往往笼罩着一层神秘的光环。实际上核电站在全球的应用相当广泛。据不完全统计，全球有32个国家都在使用核电站。其中发电量超过本国总发电量10% 的国家多达20个，超过20% 的国家也有14个。以我们熟悉的法国为例，核电占比高达70%；美国为20%，韩国亦达27%之多。这些数据展现了各国核电发展的差异。我国当下核电占比近乎5%，足见在核电范畴，我国拥有十分广阔的发展前景。

说起核电，我们得追溯到1938年。当时德国物理学家奥托・哈恩在实验室做实验时，偶然发现了一个惊人的现象：当用一个中子轰击铀235原子时，铀235原子分裂成了两个碎片，同时还产生了三个新的中子。然而更神奇的是，在这个过程中，有一部分质量竟然消失了，同时释放出了巨大的能量，这就是我们后来所说的核裂变。消失的这部分质量精准地遵循爱因斯坦1905年所提出的质能方程E = mc²，完全转化成了能量。

一个中子轰击铀235原子

德国物理学家奥托・哈恩发现核裂变时使用的是铀235原子，如今核电站使用的核燃料也是铀235。为什么选择铀235作为核燃料呢？原因主要为二：其一，铀乃自然界中大量存在的唯一放射性元素；其二，铀是最易符合可控核裂变条件之元素。

那核燃料是如何得来的呢？首先需要在大自然中开采大量的铀矿，然后经过粉碎、提纯、化学转化、烧结等一系列工序，最终将其装入燃料棒。这里可能有人会问，为什么要把核燃料制成燃料棒的形状呢？这其中有两点原因：其一，圆柱形形状于加工和制造最为有利；其二，此形状能最高效地将核裂变生成的能量传导向周边的水。

在核燃料的开采、加工、制造和运输过程中，是否会对人体造成危害呢？事实上，铀于天然情形中存在轻度的衰变状况，不过其放射性极其微弱，仅需数张纸便能将此放射性予以屏蔽。因此只要做好相关防护措施，完全可以避免对人体造成伤害。

有人形象地把核电站的发电过程喻为烧开水，而核反应堆恰似一个巨型炉子，此比喻虽简洁，却生动地呈现了其工作原理的某些特质。这与传统的化石燃料发电相仿，均是借由烧开水形成蒸汽，从而驱动汽轮机来发电。既然都是烧开水发电，那核能发电有什么独特之处呢？核燃料反应堆又是如何工作的呢？

核电站乃借助特定装置把核能转换为电能的一类设施。它在能源领域发挥着重要作用，为人类的生产生活提供着强大的动力支持。核电站的系统和设备主要由两大部分构成：核相关的系统和设备被称为核岛，常规的系统和设备则被称为常规岛。在核岛的核反应堆中，核燃料并非随意堆放，而是被加工成直径8.19毫米、高度13.5毫米的形状，然后装入直径1.2厘米、高达4米的细管中。这种细管被称作燃料包壳，它是防止核泄漏的第一道屏障。组装好的核燃料通过吊装被放入压力容器内。压力容器位于一个巨大的蓝色水池中，池中蓝色的水是硼酸水，它对中子核辐射有很强的吸收和屏蔽作用，同时也是将核能转化产生的热量传导出去的冷却剂。

燃料包壳

核电站在利用核能时，进行了一些特殊设计，以确保核裂变能量能够平稳释放。如果把核电站的反应堆比作一个大炉子，那其中有三种不同类型的 “棒”。第一种是中子源棒，它就像一根火柴；第二种是燃料棒，类似于炉子里的燃料；第三种是控制棒，它可以吸收反应过程中多余的中子，从而控制反应的强弱。通过这三种棒的合理组合，核电站从启动、正常发电、功率控制到最后停止，都能得以实现。

当核反应堆这个 “炉子” 点着了，水也烧开了，接下来如何发电呢？这就轮到常规岛发挥作用了。常规岛中安装了汽轮发电机，核岛输送来的高温高压蒸汽会推动汽轮发电机高速旋转，从而持续产生电力并向外输送。

为了使发电过程更加高效，工程师们通常将核电站设计成三个回路。第一个回路主要安装在核岛内部，它能将核裂变产生的能量用于把水加热到330度。也许有人会问，水怎么能加热到这么高的温度呢？其实就像我们家里的高压锅一样，当对水施加压力时，水的沸点就会升高。一回路中330 度的水会加热二回路中的常压水，从而产生高温高压蒸汽，这些蒸汽会驱动汽轮发电机高速旋转来发电并对外输电。

不过这里会产生一个问题，发电后，很多蒸汽仍处于水蒸气状态。如果直接排放到大气中，会浪费大量宝贵的淡水。聪明的工程师们想出了一个办法，利用三回路的水将这部分蒸汽冷凝后重复利用，这就是设计三回路的原因。这三个回路的好处在于只有热量交换，没有物质交换，这样一来，一回路中有辐射的水就不会传导到二回路和三回路中，因为三回路与外界直接接触，如此便不会对环境造成污染。

科学家经过研究发现，一公斤铀235完全裂变释放的能量，相当于2700吨标准煤完全燃烧所释放的能量。由此可见，单位核能比化学能大几百万倍。核电站正是通过受控的核裂变产生热能，利用蒸汽发生器将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机工作，带动发电机发电，这就是核电站的发电原理。

自1987年我国开始建造第一座百万千瓦核电站以来，截至今日，我国运行、在建、核准的核电站总数达到102座，位居世界第一。

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