 核能发电较之火力（煤、天然气、石油）发电，在降低资源消耗、缓解交通运输压力、减少对环境的污染物排放方面具有显著的优势。与其他新能源比较，其单机组功率大、能级密度高，更加安全、清洁。几十年来，我国通过自主研究、自行设计，建造、安装多座压水堆核 电站（厂）并长期安全运行 ，积累了宝贵的经验。本文带你走进核能领域，共同探寻核能奥秘。
全球低碳能源发展迅速，其中多用途核能应用领域大规模增加。核电站 （厂）反应堆利用中子轰击铀等可裂变材料输送核能，通过原子核裂变释放的能量转化发电等，所以又称为裂变堆、热堆，而利用能量较高的中子即快中子轰击可裂变材料释放的能量转化发电等，则称为快中子反应堆，又称快堆。世界上绝大多数核电站属热中子反应堆。  核电站在运行过程中不会排放出 C02, S02, NO2等有害气体及烟尘之类的污染物质。相反地，常规烧煤电厂则会排放出大量的上述物质，因此核电是清洁的能源，而且还是新能源，其发展前途无量。从长远的前景来看，火电厂使用的煤、天然气、石油等常规能源可能在一两百年内用尽，而资料表明，海水中氘的含量为 0.034g/L，地球上的锉储量2000多亿吨。按地球上目前的能源消耗水平，地球上可供原子核聚变的氘和锉可供人类使用上千亿年。因此核电能的使用带来较小的环境影响和巨大的燃料资源潜力，将为应对21世纪的可持续能源挑战做出重大贡献。 全世界的核电站机组运行数量有436台，装机总容量约为4亿千瓦，其中百分之六十以上为压水堆核电站，世界上在建的核电站也是以压水堆为主。表1示出国际原子能机构统计的2011年世界在建反应堆情况。美国、法国、俄罗斯等国家均重点发展压水堆核电站。美国计划要在2020年前新增核电容量3000万千瓦、到2030年新增1亿千瓦，使核电装机容量翻番。核电站反应堆的安全运行是压倒一切的目标，这已成为全世界的共识。 表1 2011年世界在建反应堆统计（据IAEA资料）
与西方发达国家相比，我国核电起步较晚，但发展较快。1991年我国自己设计建造的第一座核电站（厂）---秦山300MW 核电站（厂）正式投入运行，并网发电（图1)。之后 ，我国引进法国技术建造的广东大亚湾核电站（厂） 2X900MW 核电机组（图2)、秦山二期核电站（厂）(2X600MW)、岭澳核电站（厂）(2X900MW)、秦山三期核电站（厂）(2X700MW)、江苏田湾核电站（厂）(2X1000MW)（图3)陆续建成发电，这几座已运行和在建核电站（厂）机组总装机容量已达到8500MW。上述电站除秦山三期为重水堆外，其余均为压水堆核电站（厂）。尽管有日本福岛核事故的负面影响，但考虑资源储量、环境效应、煤矿安全、运输能力等因素对核电的总需求没有改变。我国将在更严格的核安全监管下，继续积极发展核电。 图1 秦山核电站
图2 大亚湾核电站
图3 田湾核电站
反应堆是一个能够以可控方式进行自持链式核裂变反应的装置。主要由堆芯、反射层、控制棒、堆容器和屏蔽层等组成。堆芯集中了按一定方式排列的核燃料组件，自持链式核反应就在此区进行。堆芯也称为活性区。堆芯可使核能转换成热能，为核能利用创造了条件。 自1954年第一座核电站问世后，商业化的核电站主要有压水堆、沸水堆和重水堆等堆型，前两者反应堆冷却剂为轻水（H2O)，后者冷却剂为重水(D20) 。石墨水冷堆和石墨气冷堆虽然也已商业发电，但因安全和经济原因，均已停建。快堆和高温气冷堆核电站（厂）还未推广商业应用，正在开发研究中。各类核电站的除反应堆外发电原理及其系统组成基本相同。
燃料元件材料：燃料元件材料在核材料中占有重要地位，它包括核燃料、包壳材料、导向管、格架、上管座、下管座等的结构材料以及能吸收中子的可燃毒物、控制棒材料等； 慢化剂材料：它的作用是慢化中子，也就是减慢中子的速度，使核燃料更容易引起裂变。常用的慢化剂是水、重水、铍或者石墨。元素越轻，慢化性能越好。燃料和慢化剂组合在一起称为 “堆芯”。 冷却剂材料：它流经堆芯，把裂变过程中放出的热量带走； 反射层材料：它围绕着堆芯布置。其作用是把从堆芯泄漏出的部分中子，同反射层里的原子碰撞而返回堆芯。用作慢化剂的物质同样可用作反射层。 还有控制材料、屏蔽材料和反应堆容器材料 燃料元件材料在核材料中占有重要地位，它包括核燃料、包壳材料、导向管、格架、上管座、下管座等的结构材料以及能吸收中子的可燃毒物、控制棒材料等。 核燃料（nuclear fuel) 含有易裂变核素，放在反应堆内能使自持核裂变链式反应得以实现的材料 。 燃耗（burnup) 反应堆运行期间原子的感生核变换。该术语可用于燃料或其他材料。“比燃耗”定义为单位质量核燃料释放的总能量，其单位通常为“MW·d/t”。 燃料系统（fuel system) 燃料组件和相关组件的统称。该术语源于美国核管理委员会（NRC)，各国普遍采用。但是书刊、杂志和文献资料中，涉及此概念，还是以“燃料组件及相关组件”称谓为多。 燃料组件（fuel assembly) 组装在一起并且在堆芯装料和卸料过程中不拆开的一组燃料元件。轻水堆燃料组件通常由燃料棒和上管座、定位格架、下管座组成。其中近代 压水堆燃料组件为无盒燃料组件，还包括导向管、仪表管（中子通量测量管）等部件；沸水堆燃料组件为有盒燃料组件，还包括元件盒、水棒等部件。 相关组件(associatedassembly;corecomponents) 直接与燃料组件相关的控制棒组件、中子源组件、可燃毒物组件和阻流塞组件的总称。其中中子源组件又分一次或初级中子源组件和二次或次级中子源组件。 燃料元件（fuel element) 反应堆内以核燃料作为主要成分的结构上独立的最小构件，它的具体形状有棒状、板状和球状等 。 高性能燃料组件（high performance fuel assembly) 具有比燃耗高、使用安全可靠、抗芯块一包壳相互作用能力强和经济性好的燃料组件。该术语是我国通用的叫法，日本和西门子公司也有使用。但是多数国家一直沿用“高燃耗燃料组件”这一术语 ，表达该术语的同样概念。 可拆式燃料组件（removable assembly) 上、下管座可以拆卸，并可更换燃料棒和重新组装的燃料组件。上、下管座至少其一可拆以及燃料组件必须设置防异物进入其内的装置。 乏燃料（spent fuel) 辐照后从堆内卸出且不再在该堆中使用的核燃料。 批平均燃耗（batch average burnup) 一次停堆换料，所卸出全部燃料组件的燃耗的算术平均值。该术语定义表述了燃料组件批平均卸料燃耗的概念。与此相关的术语还有诸如燃料组件最高燃耗、燃料棒平均燃耗、燃料棒最高（峰值）燃耗、燃料芯块局部最高燃耗等。 包壳（cladding) 包覆和封闭核燃料或其他材料的外套。用以保护核燃料或其他材料不受化学性质活泼的环境介质的影响，包容被包覆材料在辐照过程中产生的放射性产物，也可提供结构支撑。 定位格架（spacer grid) 燃料组件中保持燃料棒之间一定间距，并为燃料棒提供横向支撑（有时也提供轴向支撑）的构件。   声明：【未经许可，严禁公众号转载】。
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