在微观世界里，一个小小的原子核发生核裂变时，竟会释放出无比巨大的能量。那么究竟怎样凭借这神奇能量实现发电呢？此问题引人深思，亟待我们去探索发掘其中的奥秘。
我们所熟知的压水堆核电站，都是以铀235作为发电原料。这不禁让我们好奇，铀235到底有着怎样的特性呢？而核电站发电的具体工作原理是什么？它与传统的化石燃料发电究竟存在怎样的差别呢？这种差异体现在何处？又有着怎样的本质不同？本篇文章即将为您揭开核能发电的神秘面纱。
铀235与核燃料的奥秘对于普通老百姓而言，核电站往往笼罩着一层神秘的光环。实际上核电站在全球的应用相当广泛。据不完全统计，全球有32个国家都在使用核电站。其中发电量超过本国总发电量10% 的国家多达20个，超过20% 的国家也有14个。以我们熟悉的法国为例，核电占比高达70%；美国为20%，韩国亦达27%之多。这些数据展现了各国核电发展的差异。我国当下核电占比近乎5%，足见在核电范畴，我国拥有十分广阔的发展前景。
说起核电，我们得追溯到1938年。当时德国物理学家奥托・哈恩在实验室做实验时，偶然发现了一个惊人的现象：当用一个中子轰击铀235原子时，铀235原子分裂成了两个碎片，同时还产生了三个新的中子。然而更神奇的是，在这个过程中，有一部分质量竟然消失了，同时释放出了巨大的能量，这就是我们后来所说的核裂变。消失的这部分质量精准地遵循爱因斯坦1905年所提出的质能方程E = mc²，完全转化成了能量。
一个中子轰击铀235原子
德国物理学家奥托・哈恩发现核裂变时使用的是铀235原子，如今核电站使用的核燃料也是铀235。为什么选择铀235作为核燃料呢？原因主要为二：其一，铀乃自然界中大量存在的唯一放射性元素；其二，铀是最易符合可控核裂变条件之元素。
那核燃料是如何得来的呢？首先需要在大自然中开采大量的铀矿，然后经过粉碎、提纯、化学转化、烧结等一系列工序，最终将其装入燃料棒。这里可能有人会问，为什么要把核燃料制成燃料棒的形状呢？这其中有两点原因：其一，圆柱形形状于加工和制造最为有利；其二，此形状能最高效地将核裂变生成的能量传导向周边的水。
在核燃料的开采、加工、制造和运输过程中，是否会对人体造成危害呢？事实上，铀于天然情形中存在轻度的衰变状况，不过其放射性极其微弱，仅需数张纸便能将此放射性予以屏蔽。因此只要做好相关防护措施，完全可以避免对人体造成伤害。
核电站的发电机制与独特设计有人形象地把核电站的发电过程喻为烧开水，而核反应堆恰似一个巨型炉子，此比喻虽简洁，却生动地呈现了其工作原理的某些特质。这与传统的化石燃料发电相仿，均是借由烧开水形成蒸汽，从而驱动汽轮机来发电。既然都是烧开水发电，那核能发电有什么独特之处呢？核燃料反应堆又是如何工作的呢？
核电站乃借助特定装置把核能转换为电能的一类设施。它在能源领域发挥着重要作用，为人类的生产生活提供着强大的动力支持。核电站的系统和设备主要由两大部分构成：核相关的系统和设备被称为核岛，常规的系统和设备则被称为常规岛。在核岛的核反应堆中，核燃料并非随意堆放，而是被加工成直径8.19毫米、高度13.5毫米的形状，然后装入直径1.2厘米、高达4米的细管中。这种细管被称作燃料包壳，它是防止核泄漏的第一道屏障。组装好的核燃料通过吊装被放入压力容器内。压力容器位于一个巨大的蓝色水池中，池中蓝色的水是硼酸水，它对中子核辐射有很强的吸收和屏蔽作用，同时也是将核能转化产生的热量传导出去的冷却剂。
燃料包壳
核电站在利用核能时，进行了一些特殊设计，以确保核裂变能量能够平稳释放。如果把核电站的反应堆比作一个大炉子，那其中有三种不同类型的 “棒”。第一种是中子源棒，它就像一根火柴；第二种是燃料棒，类似于炉子里的燃料；第三种是控制棒，它可以吸收反应过程中多余的中子，从而控制反应的强弱。通过这三种棒的合理组合，核电站从启动、正常发电、功率控制到最后停止，都能得以实现。
当核反应堆这个 “炉子” 点着了，水也烧开了，接下来如何发电呢？这就轮到常规岛发挥作用了。常规岛中安装了汽轮发电机，核岛输送来的高温高压蒸汽会推动汽轮发电机高速旋转，从而持续产生电力并向外输送。
为了使发电过程更加高效，工程师们通常将核电站设计成三个回路。第一个回路主要安装在核岛内部，它能将核裂变产生的能量用于把水加热到330度。也许有人会问，水怎么能加热到这么高的温度呢？其实就像我们家里的高压锅一样，当对水施加压力时，水的沸点就会升高。一回路中330 度的水会加热二回路中的常压水，从而产生高温高压蒸汽，这些蒸汽会驱动汽轮发电机高速旋转来发电并对外输电。
不过这里会产生一个问题，发电后，很多蒸汽仍处于水蒸气状态。如果直接排放到大气中，会浪费大量宝贵的淡水。聪明的工程师们想出了一个办法，利用三回路的水将这部分蒸汽冷凝后重复利用，这就是设计三回路的原因。这三个回路的好处在于只有热量交换，没有物质交换，这样一来，一回路中有辐射的水就不会传导到二回路和三回路中，因为三回路与外界直接接触，如此便不会对环境造成污染。
科学家经过研究发现，一公斤铀235完全裂变释放的能量，相当于2700吨标准煤完全燃烧所释放的能量。由此可见，单位核能比化学能大几百万倍。核电站正是通过受控的核裂变产生热能，利用蒸汽发生器将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机工作，带动发电机发电，这就是核电站的发电原理。
我国核电发展自1987年我国开始建造第一座百万千瓦核电站以来，截至今日，我国运行、在建、核准的核电站总数达到102座，位居世界第一。
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