解剖中国最强“核动力龙”：这就是点亮万家灯火的力量！

在这个春节里

你可能已经见过很多龙了

但你见过“核动力龙”吗？

这就是中国最先进的核电站之一

“华龙一号”

每年只需要约30吨核燃料

就能产生相当于3000000吨煤炭的电力

可以满足一座百万人口城市的用电需求

中华复兴、巨龙腾飞

正值龙年春节

国资小新 X 中广核 X 星球研究所

联合推出“硬核”纪录片
共同探寻

“核动力龙”无限能量的奥秘

无限能量

下面这团蓝色光芒的中心

就是“华龙一号”的“心脏”——核反应堆（堆芯）‍‍

发生核反应的是一种特殊的燃料

铀（235）

作为自然界中最重的元素

铀原子有多种同位素‍‍‍‍

容易发生核裂变反应的是U-235‍

如果用另一种微小的粒子——中子

作为“炮弹”去轰击铀的原子核

就能让它瞬间分裂

同时释放出巨大的能量

这就是所谓的“核裂变”

1kg铀全部裂变释放的能量

相当于2700吨煤炭完全燃烧

相比煤炭、石油的燃烧

铀的“燃烧”几乎能够创造出无限的能量

并且在这个过程中不会产生任何温室气体

更不会排放烟尘污染环境

可以说是相当理想的清洁能源

在庞大的核反应堆中

铀燃料被安放在这根约4米长的金属管里

为了方便储存和运输

人们将浓度3%-5%左右的铀加工成燃料芯块

装进金属管中

制成燃料棒

264根燃料棒束在一起

成为一组燃料组件

177组燃料组件再进一步组合

组成了核反应堆的堆芯

相比传统反应堆的157组堆芯

“华龙一号”拥有更多燃料组件

这不仅意味着整体功率更大

还意味着可以降低单个组件的发热功率‍‍

也就更安全

更重要的是

这样一颗强健的“心脏”

完全由中国人自己设计

是一颗独一无二的“中国心”

而仔细观察就会发现

燃料组件中除了实心的燃料棒

还有24根空心的导管（导向管）

被用来安放一些特殊的金属棒

它们有的能够产生中子

叫做中子源棒

可用于“点燃”反应堆

有的则能够吸收中子

叫做控制棒

用于调节反应速率

不过

中子源棒只需要在反应堆启动时使用‍‍‍‍

这是因为一旦铀原子开始裂变

就会产生多个中子

继而引发其他原子的裂变

成为“链式反应”

只有通过调节控制棒的位置

恰好使得每次裂变消耗的中子

和新产生的中子数量相同‍‍‍‍‍‍

1个中子参与下次裂变

反应才会持续稳定地进行下去

这就是核反应堆的“临界状态”

而有了控制棒稳定“军心”

再利用水作为冷却剂

将堆芯的热量带出

就能产生高温水蒸气驱动汽轮机旋转

进而带动发电机产生电能

将原子核的能量

源源不断地送往四面八方

一切看起来都很完美

但伴随无限能量的

还有核反应产生各种射线

也就是“辐射”

因此

我们还必须创造出一套无敌铠甲

对它层层设防

无敌铠甲

尽管同样被戏称为“烧开水”

但和一般的火电站不同

“华龙一号”拥有两条完全不同的回路系统

其中一回路的水

会直接流经核反应堆

它所在的厂房也被称为“核岛”

二回路的水则被金属管完全隔离在外

因此不会受到辐射的影响

这条回路的厂房则被称为“常规岛”

要保证核电站的安全

关键就在核岛

为此

人们设置了三道实体屏障

第一道屏障

是包裹着铀燃料芯块的金属管

反应堆产生的放射性物质

98%以上都会被拦截在内

第二道屏障

是包裹着一回路水的压力容器和管道

其中的压力容器

壁厚高达22cm

可以承受170多个大气压的高压

第三道屏障

是包裹着整个核岛的混凝土安全壳

“华龙一号”拥有的是一座

内外层厚度均超过1米的双层安全壳

其中仅穹顶部分就重达200多吨

相当于100多辆小汽车

在广西防城港

中广核的工程师们还为“华龙一号”

装上了一个名为“和睦系统”的超级大脑

一旦探测到异常状况

便能瞬间插入所有控制棒

实现快速停堆

即便遇到控制棒卡住这类更极端的情况

“华龙一号”也配备了多样的安全系统

比如同样能够吸收中子

实现紧急停堆的应急硼化系统

在冷却失效时

能给堆芯降温的安全注入系统等

不仅如此

这样的安全系统几乎每种都各有3套

即便其中任何一个环节失灵

都还会有其他系统进行保障

可谓是多重保险

但你也许会发现

这些系统都是要用电的

如果遇到地震、海啸等自然灾害

导致所有电源失效

还能保证安全吗？

不用担心

“华龙一号”自有妙招

你也许已经注意到了

在它的顶上

有一圈突出的“帽檐”‍

这里储存了上千吨的冷却水

如果应急水泵无法启动

这些水就能在重力的作用下

自动流下来冷却堆芯

整个过程无需电力驱动

这就是非能动系统

从牢固的实体屏障到多样的安全系统

正是这套无敌铠甲

让中广核先后获得了

欧洲和英国的核电认证

这也代表中国的“华龙一号”

已经达到了全球最高的核电安全标准

然而

在它看似简洁的铠甲之下

是一个包括6万台（套）设备

165公里管道和2200公里电缆的复杂系统

要维持整个系统的安全运转

还需要无数人的守护

无尽守护

与风电、光电、水电这些清洁能源相比

核电最大的优势就是

不受季节和天气的影响

可以全天候稳定工作

这也意味着

核电站的工作人员同样需要

365天24小时陪伴在侧

主控室操纵员是核电站的“指挥官”

他们坐镇在距离堆芯

直线距离不到50米的主控室中

时刻掌握着所有机组的状态

要做到这些

他们背后都经过了极其严格的培训

难度丝毫不亚于战斗机飞行员

如果说主控室操纵员

是核电站的“黄金大脑”

那么现场操作员就是核电站的“感觉神经”

他们每天游走于各个厂房之间

捕捉每一个角落的“风吹草动”

这样的巡检

一天走下来就要将近14公里

除了守护机组本身

核电站还有专门的环境监测员

负责在厂区之外取样检测

守护周边环境的安全

幸运的话

甚至还能遇见对水质要求极高的海豚

它们的出现就是对这份工作最好的回应

不过

在大多数核电人的日常里

这样的惊喜时刻并不多见

更多的也许就是巡视、记录

这样单调重复的工作

但正是这样日复一日的坚守

才造就了“华龙一号”这样的超级工程

当我们回首过去

会发现“华龙一号”的诞生

本就是一代又一代核电人的接力

从第一颗原子弹爆炸成功

到大陆第一座（大型）商用核电站投入运行

我们走了整整30年

从99%依赖进口的大亚湾核电站

到如今拥有自主知识产权的“华龙一号”

我们又走了将近30年

未来

只要人类对能源的需求还在

这样的守护就还会有一个又一个30年

甚至无止境地进行下去

而这条巨龙曾点亮的每一盏灯火

都将指引人类

一步步走向那个充满

无限能量的未来

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责任编辑丨李虹萦

执行主编丨刘海草　张灏然

内容来源丨星球研究所 中广核