如何建一个核电站（核电站是如何建造的）

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一

朋友，你想拥有一座核电站吗？

可以在有限的空间里提供大量的电力，足够满足你家基地的发展。

今天我们就来科普一下如何建造一座核电站。

核电站其实不复杂，本质就是烧开水。

水烧开了会产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转，继而带动了发电机，然后就产生了源源不断的电力。

烧开水你已经会了，但是用什么来烧呢？

核电站其实是利用核反应堆里面的核裂变反应来产生大量的热能。

这里面离不开铀235，1公斤的铀235裂变所释放出来的能量，相当于2798吨标准煤，可见核能有多么强大。

二

说到强大，你可能还会想到原子弹，但这里是有区别的，就是它跟核反应堆里面使用的铀235，浓度是不一样的。

核反应堆使用的是浓度为2%～4%的低浓缩铀，而原子弹用的是浓度为90%以上的武器级高浓缩铀。

之所以称它们为浓缩铀，是因为在天然矿石中，铀235的含量只有0.7%，所以你需要建立一个铀浓缩厂，以提高铀235的丰度。

当你坐在咖啡馆里，点上一杯意式浓缩咖啡时，或许你就会明白为什么叫浓缩铀了。

三

好了，要开始干活了。首先要去开采铀矿石，然后操作液压锤将矿石碎成小块，再送入碾磨机中磨成细沙。

接下来，将浓酸、碱或过氧化物溶液倒入其中，再经过一系列的化学反应后，就得到了一种浓度为70%~90%的氧化铀粉末。

这一步是为了将铀从矿石里分离出来。后面嘛，困难就来了。

铀235是一种同位素，其含量大概占到天然铀的0.7%，而它的兄弟铀238占到天然铀的99%，却没有任何核能利用价值。

那怎么把这哥俩分开，并得到我们需要的铀235呢？关键就在于铀235的原子重量比铀238的原子稍小。

你需要将刚刚得到的黄色粉末与氢氟酸进行化学反应，以得到六氟化铀气体。然后就该离心机上场了。

将刚刚得到的气体注入到离心机中，在高速旋转下，较重的铀238会被甩向管壁，而较轻的铀235则会留在中心区域，随后靠近轴心的气体被导出，并输送到另一台离心机做进一步分离。

据说，伊朗有上万台离心机，甩了十年时间才提纯出300公斤丰度为3%的浓缩铀。

当铀235的浓度提高后，会送到燃料制造厂，经过一系列处理，它们会从气体转化为二氧化铀粉末，然后将其压缩成小的燃料颗粒，并加热制成坚硬的陶瓷材料，这就是二氧化铀陶瓷芯块。

这些芯块通常来说是直径1厘米，高度1厘米的圆柱体。

最后，几百个芯块叠在一起，装进一个长约4米的锆合金材料套管内，这便是燃料棒。燃料棒可以继续组合成燃料组件，每个组件中有90根以上的燃料棒。

一座1000兆瓦的压水式反应堆，每年需要约27吨铀，这大概是1800万个燃料芯块，5万多个燃料棒。

而相比之下，同等规模的燃煤发电站需要超过250万吨的煤炭来产生同样多的电力。

四

虽然燃料棒中铀235的浓度很低了，但它发生链式反应时，还是会释放出超乎寻常的能量。

若不加以限制，核反应堆将会因为过热而失控，因此就要做一些有效控制。

于是还需要在里面加入控制棒，它可以吸收中子，能有效控制链式反应的速率。

控制棒的插入位置也是有讲究的。

把控制棒拔出一点，反应堆就开始运转，想要加快反应，就把控制棒再抽出一点，想减少或者停止反应，将控制棒完全插入即可。

也就是说核反应堆能够很好控制自己的情绪，而同为核裂变的原子弹，控制不住自己当然就爆了。

五

反应堆芯弄好了，接下来就是如何把热量送出去。

国内的核电站普遍采用的是压水堆，顾名思义，就是把水压着不让其沸腾。加压到 150 个大气压以上，水的沸点可以超过300度。

在使用这种技术后，整个堆芯其实是泡在水里的，这就和“热得快”差不多了。

这些直接接触燃料棒的水完全与外界隔绝，放射性物质不会泄漏到环境中。

那既然这种水是完全密闭的，该怎么得到蒸汽呢？

别急，刚刚介绍的属于一回路系统，还有二回路系统，一回路的热水流经二回路的蒸汽发生器，以做热交换。

这样就可以让外面的水沸腾气化，继而推动汽轮机，带动发电机发电。

好了，这就是核电站的建造过程，或者说到此为止，你搞明白了核电站是如何发电的。

但还有一项重要的工作要做，就是如何保障核电站的安全，关注我，我们放到下期再聊。

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