生活用水；必须有良好的大气扩散条件，使电站排出的带有放射性的气体能容易消散；必须地质稳定和不致受其他自然灾害袭击破坏等。进入核电站之后，我们可以发现这里的厂房基本分为核岛和常规岛两大部分：圆柱体部分为核岛；长方体部分为常规岛。建于内陆的核电站还配有极为壮观的冷却塔(临海而建的核电站没有冷却塔)。

核岛：包括核反应堆和一回路系统、核燃料贮存池等带有放射性的部分。最外层的圆柱体就是安全壳，安全壳内安装有压力容器、蒸汽发生器以及各种各样的管道和装置，前面介绍的核反应堆就位于压力容器内。

常规岛：常规岛的工作原理与设备和火电站的基本相同，常规岛的厂房内设有汽轮机和发电机，主要任务是负责把蒸汽变成电。

除了动力设施，核电站的设施还包括控制室、剂量测定监督室、水处理室、泵房、变压器和开关站、修配厂、备用锅炉房、仓库、各种贮罐、消防站、办公楼、餐厅、车库等等。

参观完核岛和常规岛，《Geek》就可以揭晓本文题目的答案了：核电站是怎样发电的?结合压水堆的工作方式来看，核电站的发电过程是这样的：反应堆进行链式反应，在短时间内释放大量的热能，在主循环泵的驱动下，在一回路中的液态冷却水从堆芯带走热量并流入蒸汽发生器传热管的一侧，经蒸汽发生器内数以千计的传热管，将热量传给传热管另一侧的二回路水，我们称之为用水来烧水。前面提到过，从一回路流出来的水是在15.5MPa的压力下，即使温度高达300℃，也能保持液态。而在另一侧的二回路水压力则低得多，所以沸点比一回路的水低，自然就能实现用水来烧水了。二回路的水被加热变成高温高压蒸汽后，就通过管道被送到汽轮机中去推动汽轮机做功，然后由汽轮机带动发电机发电，发出的电流经过变压器升压后并入电网。发电后的蒸汽自汽轮机排出，被三回路的海水冷却后，再循环至蒸汽发生器加热。如果核电站位于内陆地区，无海水资源可用，则第三回路使用来自冷却塔(自然风冷)的循环冷却水。简单来说，核能发电就是核能一热能一机械能一电能这样一个能量转换过程。核电站与火电站相比，最大的区别在于核电站是用核燃料在反应堆中烧水产生蒸汽发电，而火电站是用化石燃料在锅炉中烧水。

核电站安全吗?

其实就厂区环境而言，核电站比火电站整洁得多，可谓绿荫环绕、生机盎然，那么为何又有这么多人谈核变色、反对修建核电站呢?原来核电站运转时，反应堆内不断进行核裂变，并产生放射性分裂产物。如果这些放射性物质外泄，可能会污染环境，危害公众健康。而历史上的三次重大核事故——美国三哩岛、前苏联切尔诺贝利、日本福岛，又极大地加剧了人类对于核电的不信任。为了让公众能够安心地支持核电，各国的核安全当局对于核电站安全设施的设计、施工、运转可谓做足了功夫，不仅将这一切都置于严格的法规之下，而且对于各种意外情况也制定了相应的对策，同时不断地进行这方面的科普宣传。其实对于核电站所采取的安全措施，前文也零星有提到，如控制棒的设计，安全壳的防护功效等。接下来《Geek》就由内到外系统地讲讲现有的核电站的“七重防护”。在这重重防护措施之下，虽然不能说“绝无侧漏”，但已经把发生核事故的可能性降到了最低。

p.s.核辐射的剂量与危害

希沃特(英文sievert，缩写sv，简称“希”，又称西弗)是一个用来表示人类身体所能承受的以辐射场的强度与曝露时间的相乘积计算的辐射剂量(1希沃特＝1焦耳／公斤)，以“微希沃特／小时”及“毫希沃特／年”两种较常见。地球上普通人每年受到的累计辐射平均为2.4毫希沃特。日常生活中接触到的辐射剂量部在0.05微希沃特左右，接触到的环境只要维持在0.2微希沃特以下部是正常可接受的。不过，超过20微希沃特就必须注意了。如果人体瞬间接受的辐射量超过2万微希沃特，就会对身体造成危害，不仅会严重伤害脑中枢，还可能在几小时内就死亡。

第一道防线——燃料芯块

核燃料被高温烧结成直径几毫米的小圆柱形燃料芯块，外包石墨，质地致密坚硬，可以承受2000摄氏度以上的高温。绝大部分放射性物质都会滞留在燃料芯块内，只有极少量惰性气体和碘，会借着扩散作用溜出来。

第二道防线——燃料棒

燃料芯块装入锆合金燃料护套成为燃料棒，可以承受高温高压环境。通常护套破损的机率都小于百万分之一，只要护套不破裂，溢出燃料芯块的放射性气体及碘，可以有效地被阻滞。

第三道防线——反应性先天稳定设计

反应堆一般设计成负的反应性，也就是当系统的温度、压力升高时，会自动抑制核反应的进行。而当年的切尔诺贝利核电站的设计就完全不同，当系统温度与压力升高时，反应会更加快，更不受控制(石墨堆的固有缺陷)，这就是切尔诺贝利事故酿成严重灾害的原因。

第四道防线——反应堆控制系统

控制棒群与备用硼液控制系统是不可或缺的安全系统，一旦反应堆状况超过某个界限，系统会自动插入全部控制棒，只要1.5秒就可以中止链式反应。必要时，数十吨高浓度硼液会自动注入反应堆，立即终止反应。

第五道防线——反应堆压力容器

反应堆外壳是厚达30厘米、重达1000吨的高强度金属容器。放射性物质从燃料棒泄漏出来，也被局限在密闭的反应堆内。只有发生极严重的事故，放射性物质才会泄漏到系统之外。

第六道防线——紧急炉心冷却系统

只要保持反应堆的水位，就可以防止反应堆“干烧”而使核燃料熔毁。一般的核电站都有多套紧急炉心冷却系统，这些系统视反应堆压力启动，只要有1个回路把水注入反应堆，系统就安全无虞。

第七道防线——安全壳

安全壳又叫围阻体，是防止放射性物质外释最重要的外层防线，它由超过2米的强化钢筋混凝土构成，把反应堆及密闭冷却水循环系统通通纳入它的防护范围。任何自反应堆或冷却水系统释出的放射性物质，均无法释放到外界环境。切尔诺贝利发生石墨大火时，就是因为没有安全壳的设计，所以放射性物质随火势而直冲云霄，造成

大面积污染。在另一方面，1979年的美国三哩岛核泄漏事故结果就完全不同，尽管有20％的核燃料受到损毁，却因为安全壳发挥功能，几乎没有放射性物质释放到环境中。

以上的“七重防护”是现有的第二代核电站应用中的安全设计(第一代核电站为早期研究堆和试验堆，多已退役)，而最新的第三代核电站在安全性上更胜一筹，如美国西屋公司的AP1000核电站就采用了“非能动安全”设计,比现行的“失灵安全”理念更先进。非能动安全又叫被动安全，即利用大自然的基本现象来设计安全设施。例如，冷却水流失事故发生后，冷却水不需要通过主泵才能够注入反应堆内，而是利用重力将置于高处的冷却水灌人反应堆，也就是再也不怕地震海啸什么的造成的全面断电了，安全壳也可以通过设计，使空气发生自然对流带走体内的热量。

除了核电站内部的安全设计，各国核安全当局也制定了一定的安全措施，以应对紧急核事故的发生。不少国家规定，核电站必须以反应堆为中心划出一定的区域(中国的规定是反应堆附近500米内)为安全区，安全区内禁止人们居住，也不准建设其他民用建筑。而一旦有大量的放射性物质向外界释放时，政府会根据不同的事故状况采取相应的防护措施，保护公众的安全和健康。常用的防护措施有：隐蔽、服用稳定性碘片(其原理是让稳定性碘在甲状腺中呈饱和状态，则放射性碘131就不能为甲状腺所吸收，从而排出体外)、食物和饮水控制、出人通道管制、撤离、去污。注意，是服用碘化钾药片，不是猛吃碘盐，下次可别再闹“抢盐”这样的笑话了哦。

《Geek》要说的是，在安全设施完善和科学管理的前提下，核电站在运行过程中是十分可靠和安全的，放射性物质被置于层层防护屏障中，正常情况下对公共环境的辐射影响微乎其微；即使发生事故，这些屏障也能把绝大部分放射性物质阻拦在内。退一万步说，哪怕公众对建在家门口的核电站再不满，在巨大的经济利益面前，唯利是图的西方资本家也会极力推动核电的发展：美国核电站的运行成本平均低于2美分／千瓦时，而火电成本大约是3美分／千瓦时；我国的大亚湾核电站在2008年已经完成全部基建贷款本息还款56.74亿美元，运行15年，平均每年还贷3.78亿美元(核电站的设计寿命一般是60年，还能延期服役)……再说了，每年因为矿难而死的人比历史上因为核电站事故而死的人多得多，也没见有人因此拒用火电站拿煤炭发的电吧?

核电也有烦恼

核电虽然相对于火电有巨大的优势，但也不是全无后顾之忧。核电面临的一大难题就是核燃料的相对紧缺。全世界探明的铀资源只够人类使用75年，如果考虑未探明储量和核电快速发展的情况，铀燃料大概也只能使用100年左右，这完全有可能在化石燃料用完之前就出现铀资源危机。不过实际情况并没有那么严峻，因为从理论上燃料问题是可以解决的。快中子堆技术(利用钚239裂变产生的快中子将铀238变成钚239循环利用的反应堆)如果能够进入商业应用的话，核燃料问题就会迎刃而解了。此外，人类也在加紧研究核聚变技术。核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下(如超高温和高压)，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。核聚变释放的能量比核裂变大得多，目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸，但是还不能进行可控核聚变，这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻，需要在1亿摄氏度的高温下才能进行。目前超导核聚变实验装置托卡马克环和激光／惯性核聚变装置NIF都获得了初步成功，虽然离实现核聚变的商业发电遥遥无期，但至少让人看到了希望。

核电面临的另一大难题是核废料处理。虽然核电站在正常运行中不会向环境释放放射性物质，但是运行中会产生带有一定放射性的废气、废水和固体废弃物，这些所谓的“三废”必须经过妥善的处理后才能向环境排放。三废处理的原则是尽量降低排放量，即把放射性气态流出物和液态流出物的排放降至最低的水平。气体废物经处理和监测合格后向高空排放：低放射性废水经处理，监测合格后排放；放射性活度较大的液体废物转化成固体废物，固体废物进行贮存处置。核废料中，最难以处理的就是铀、钚等高放射性元素裂变过程中产生的“高级别”废弃物(乏燃料)。大多数“高级别”废弃物中的放射性同位素具有超强的辐射和极长的半衰期(有的超过10万年)，这些废弃物降低到安全放射性水平需要相当长的时间。目前可以通过玻璃化冷冻保存、离子交换、合成岩等方法来降低它们放射性，以便于进行后续处理。此外还有海洋处理、混合再生等方法，甚至有人提出可以把核废弃物扔到太空里去。这些技术在理论上都是可行的，关键是看以后的发展。当然，最普遍的处理方法还是找一个地质结构稳定的领域(最好不在本国)，挖一条500米至1000米的隧道，将这些高放射性的废弃物往里面永久地一放——虽然有点掩耳盗铃的味道，但目前对于大批量的乏燃料处理，也没有更好的办法。

明天会更好

半个多世纪以来，世界上拥有核电的国家，已经从开始的1个发展到现在的30个；运行的核电机组，已经由开始的1个发展到现在的440个；世界上核发电量占总发电量的比例，已从原来的微不足道发展到现在的13.8％。核电已经成为目前世界上继火电、水电后第三大发电方法。美国、法国、日本、俄罗斯、韩国、德国、加拿大、乌克兰、中国和英国都是核电大国，核电第一大国美国的核发电量占全国总发电量的20％，法国更是占到了75％。未来还会有更多的国家兴建自己的核电站，人类已经离不开核电这种清洁高效的能源形式了。

虽然近期发生的福岛核泄漏事故对核电的发展带来了不小的消极作用，不少国家由此纷纷重新审视本国的核能源计划，然而核电的巨大优势还是不容否定的。从世界能源利用现状和发展前景来看，在没有更经济的能源出现之前，发展核电是大势所趋。随着技术和管理水平的不断改善，核电的安全性、可靠性和经济性也不断提高，终有一天人类将不必谈“核”变色，而是放心地享受核电带来的便利。