人类获取能源的最高科技是“烧开水”！核电站在本质上也是如此！

人类获取能源的最高科技是“烧开水”，不管是核电站及未来的可控核聚变，在本质上都是“烧开水”。下图就是核反应堆启动时，散发出的蓝色切伦科夫辐射辉光。光在真空中速度3亿米/秒，在水中速度 2.25亿米/秒，在玻璃中为1.97亿米/秒，光在不同的介质中速度是不同的，正是因为这样才会看到切伦科夫辐射辉光。

一个文明的高级程度，根本上取决于这个文明获取和利用能源的能力。天然气大规模替代煤炭和石油降低了环境的污染，氢能确实前景无限，在燃烧时产生的是水更加环保。太阳能、风能等不够稳定,难以实现电网调峰需求，形成谐波倒送至电网系统,会使电损增加，所以火电承担了重任，目前人类获取能源的最高级形式是核裂变。

图中就是核反应堆运作时发出的蓝光，这种现象叫做切伦科夫效应 。一般情况下肉眼看不到这种效应的，只有当强度很大时，会在屏蔽核反应堆的池水中出现微弱的浅蓝色光辉，这种颜色看着非常漂亮，1910年居里夫人在镭溶液中观察到蓝光时，但她没有研究这种蓝光的来源。

为什么会发出蓝光呢？因为核反应堆产生的高能粒子，在穿越冷却水时超过了光速，导致它们发出切伦科夫辐射，也就是图中看到的蓝光。光速并不是一直恒定不变的，在真空中是299,792,458米/秒，但是在大型强子对撞机上，加速的质子速度为299,792,455米/秒，比光速慢3米/秒。有史以来人造的最快粒子是在LHC的CERN隧道中产生的，速度是299,792,457.9964米/秒。

光在水中的速度为2.25亿米/秒，而在玻璃中速度为1.97亿米/秒，远比在真空的速度要慢很多，所以在核反应堆周围的冷却水中的光速是2.25亿米/秒左右，此时的高能粒子速度是大于这个速度的，也就是发生了超越光速的现象，这时候就会发生切伦科夫效应。

目前全球有450个核电站，大部分在欧洲有210个，美国104个、法国58个、日本55个。其中欧洲30%的电力、美国20%的电力全部来自于核电。因为核燃料蕴藏巨大的能量，2700吨煤完全燃烧产生的能量仅和1公斤燃料铀235裂变是一样的。普通核电站一年消耗30吨燃料,同样功率的火电站每年则消耗300万吨煤。

核电的原理是利用原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量来发电，一般要用到压水堆、沸水堆、快中子堆、钠冷快堆、气冷堆、熔盐堆等等。首先核燃料在反应堆中产生热量加热一回路的高压水,然后流入蒸汽发生器加热二回路水变成蒸汽，推动汽轮机发电，说白了就是烧开水。

核反应堆是核电站的心脏，是由核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置组成的。目前压水堆比较成熟，全称是加压水慢化冷却反应堆，就是以加压的、未发生沸腾的普通水作为慢化剂和冷却剂的反应堆，是当前核电站中用的最多且容量较大的堆型，占比各类反应堆总和的60%以上。

在日常生活中，也有切伦科夫效应的事件。比如最常见的就是音爆现象，飞机在超声速飞行时产生的冲击波传到地面形成的爆炸声就是音爆，这就是切伦科夫效应的例子。最高能量的宇宙射线以299,792,457.99999999999999918米/秒的速度进入大气层，这个速度也没有达到光速299,792,458米/秒。

1932年，28岁的俄国物理学家切伦科夫，发现镭放射源发出的粒子穿透戒指时会产生一种蓝光，由此获得了1958年度诺贝尔物理学奖。这位老人家也许不知道，目前在全球各地上百个核反应堆中，每天都能看到这种鬼魅蓝光，仿佛一盏从地狱中点亮的灯火，但却照亮的万家灯火。