中國“名片” 大國重器

李強 楊思 荊銳

“華龍一號”是中國經過30多年潛心研發，具有自主知識產權的第三代百萬千瓦級壓水堆核電站，是中國走向世界的“名片”之一！

探秘“國之重器”

由于石油、天然氣、煤等化石能源逐漸枯竭，人類正積極開發風能、太陽能、生物能等新能源，但新能源還無法完全替代化石能源。核電作為優化能源結構、保障能源安全、滿足電力需求的最好選擇，具有安全、清潔、高效、經濟的優點，能滿足綠色生態的發展要求，被人類重視并發展起來。

核電站是以核反應堆代替鍋爐，以鈾為核裂變原料，通過核裂變反應生成熱能，再把熱能轉化為電能的設施。常見的核反應堆有輕水堆、重水堆、改進型氣冷堆、快堆等。其中輕水堆按照蒸汽產生過程不同，還分為沸水堆、壓水堆及超臨界水冷堆。“華龍一號”屬于壓水堆核電站，以水作為冷卻劑和慢化劑，世界60%以上的核電站都是這種類型。

核電站廠房內部結構圖

“華龍一號”采用單堆布置，機組之間互不影響，每個機組獨立一套系統。它主要由核島、常規島及其他輔助廠房構成。核島是核電站的核心部分，主要包括反應堆廠房、燃料廠房、安全廠房、核輔助廠房、放射性廢物處理廠房等;常規島，主要包括汽輪發電機廠房及其附屬廠房;其他輔助廠房，包括泵房、應急柴油發電機廠房、SBO（全廠斷電）柴油發電機廠房、BOP（輔助系統）廠房等。

奇妙的能量傳遞

“華龍一號”壓水堆核電站有3個回路系統，它們之間相互獨立，通過3個回路的管道進行熱交換，完成發電工作。

一回路是核電站最核心的地方，位于核電站堆芯位置，核裂變反應就在這里發生。裂變反應會產生巨大的熱量，熱量將堆芯的水加熱至327攝氏度;隨后在主泵的推動下，高溫高壓水流在一個叫作蒸汽發生器的設備里將自身熱量傳導出去，之后再回到堆芯重新吸收熱量。

一回路中傳導出來的熱量把二回路的水加熱成蒸汽，蒸汽就能推動汽輪機轉動進行發電，之后蒸汽再被冷卻劑液化成水。

?核電站選址的必備條件

最后一個三回路，則是通過水泵將大量冷卻水輸送到冷凝器中，在冷凝器里帶走二回路的蒸汽的熱量，讓蒸汽冷凝成水。冷卻水多使用江河、海水，水泵不停地將水輸送進來作為冷卻劑，帶走熱量后被排回江河、海中，這也是核電站需要選在有水源的地方的原因。

獨一無二的中國“芯”

知道了核電站的能量傳遞方式，核裂變反應又是怎么發生的呢？鈾-235原子核在中子的轟擊下，會分裂成兩個（偶爾3個）較輕的原子核，同時放出兩個（有時3個）新的中子并釋放出巨大能量，這就是核裂變。裂變產生的新的中子又可以引發新的核裂變，就能持續地發出能量，這個過程叫作鏈式裂變反應?！叭A龍一號”就是以鈾-235為核裂變燃料的。

作為擁有完全自主知識產權的中國“芯”，“華龍一號”的堆芯設計方案是目前世界上獨一無二的。反應堆堆芯由燃料組件及相關組件、對內構件、控制棒驅動機構和反應堆壓力容器及其支承、保溫層和堆頂結構組成。總之，核電站發電原理是由核裂變產生熱能，熱能產生水蒸氣，水蒸氣帶動轉子高速轉動，從而產生電能，其實就是能量傳遞和轉換的過程。

?鈾-235原子的核裂變鏈式反應

世界上最強的安全鎧甲

為保證核電站安全運行，“華龍一號”核電站在選址和安全保障方面有著近乎苛刻的要求。首先，要選擇自然條件良好的地區，減少自然災害對核電站的影響。第二，要遠離人口密集地區和各類交通要道。第三，因為核電站運行需要大量的水，并需及時把電能輸送出去，所以它還需要靠近電力負荷中心和水源。

不僅如此，為了防止核燃料外泄，“華龍一號”自身還穿了4層“防護服”！

中國核電從無到有，從小到大，如今已躋身世界第一方陣，驚艷了全世界。我們期待中國核電實現更大跨越！

?“華龍一號”多層全面的安全屏障

知識拓展??

最厚“鎧甲”—雙層安全殼

實際上，安全殼結構從內到外共有3層。第一層是由6毫米厚的鋼板構成的鋼襯里包殼，鋼襯里從上到下進行連續布置，主要由4部分組成，分別是底板、截錐體、筒體和穹頂，包裹整個反應堆，其單體重量約1200噸、內直徑45米、總高度約60米;在包殼外側有1200毫米厚的預應力高強鋼筋混凝土筒體結構，能夠在核事故工況下承受高溫高壓，防止放射性物質泄漏;在其外側又有1500毫米厚的鋼筋混凝土結構，能夠抵御外部大型客機的撞擊;兩層鋼筋混凝土筒體結構中形成1800毫米寬的環廊空間區域，在核電站運營狀態下，環廊區域一直是負壓狀態，能更加確保放射性物質不會泄漏到外部環境中。