作者 包包| 排版 杳杳

2011年3月11日，日本东部海域发生大地震，由于地震和海啸，导致福岛核电站应急冷却系统故障，核反应堆温度持续升高，并发生爆炸，最终导致核泄漏。这次事件引起了国际社会的广泛关注，引发的很多问题，至今仍未解决。发生了这样的事情，核电还能用吗？

答案是肯定的，其实在安全措施到位的前提下，核电还是有非常广阔的发展前景。希望今天的文章能帮你解答一些关于核电的疑惑。

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什么是核电站

我们知道核电站是利用核能来大规模生产电力的发电站。但它的发电过程是怎样的呢？

核电与火电的发电过程有相似之处，都是通过水蒸气驱动发电装置。使水燃烧变成水蒸气，驱动汽轮机，将热能转换为动能以生产电能。

不同的是，火电厂利用煤、石油、天然气等固体、液体燃料，使水燃烧变成水蒸气。核电站则是利用原子核的裂变反应，提供足够的热量，来推动蒸汽轮机发电。

核电机组通常包含两部分：核岛（安全壳内的第一回路）和常规岛（第二回路）。核岛主要设备是核反应堆、蒸汽发生器，常规岛主要包含汽轮机、发电机。要将核能转变为电能需要分四步，由四个主要设备实现的：

①核反应堆：原子核裂变释放能量，将核能转化为热能；

②蒸汽发生器：将一回路高温高压水中的热量传递给二回路的水，使其变成饱和蒸汽；（一、二回路彼此封闭循环，避免了二回路接触辐射）

③汽轮机：饱和蒸汽驱动汽轮机转子高速旋转，将热能转换为机械能；

④发电机：将汽轮机传来的机械能转变为电能。

核电目前在我国的发电量占比为4%-5%，未来还有很大的增长空间，我国预计在十四五期间还将增加30-35台核电机组。核电到底有哪些特点呢？

2021年全国发电量统计分布

来源 | 中国核能行业协会

①清洁能源

虽然核燃料具有强辐射，一旦泄露，危险很大。但在安全生产的前提下，相比于火力发电厂，核能发电不会排放巨量的污染物到大气中，而且发电过程也不产生任何温室气体，所以我们把它归到清洁能源的范畴。

②体积小、运输方便、能效高

核燃料能量密度大，1kg铀燃料裂变产生的能量，约等于燃烧2000吨煤产生的能量。所以相比煤炭发电，核电原料的体积小，运输成本较低，地区适应性强。

6厘米的小球，能量相当于6吨煤

③发电的稳定性好

风力发电易受风向和风力变化的影响，太阳能易受气象条件和昼夜变化影响，两者稳定性相对较差。而核电具有明显的优势，基本不受气象条件、昼夜时间的影响。

虽然核电相比于其他发电方式，具有独特优势，但是它也面临着诸多挑战，在布局时必须慎重考虑：

①放射性物质

核电虽然是清洁能源，在发电过程中不会排放污染物，但却会留下废料，而且具有强烈的放射性。目前人类的科技水平还无法直接消除其辐射，只能经过处理后埋入地下，最长需要数万年，才能消除辐射。

核废料处理示意图

②投资成本高

核燃料具有放射性，一旦失控后果严重，因此核电站的建设对技术要求非常高，需要前期大量的技术投入和科学论证，同时核电站的建设需要层层把关，将核反应堆与外界完全隔离开来。也需要准备一系列安全措施，应对突发状况可能导致的核泄漏，所以前期的资金投入很高。

③废热多

出于安全考虑，核反应堆产生的热量不会直接用于发电装置，而是通过多个回路进行能量交换（如前图核电装置第一、二回路），间接将水加热成水蒸气驱动发电。相比一般的火电厂会排放更多的废热到环境里。需要用大量水对其进行冷却，再把温度升高的冷却水排出。在安全运行的前提下，冷却水是不会有辐射的。

但不久前日本打算排放福岛核电站冷却水，却遭到世界的谴责，这是因为福岛核电站泄漏，反应堆密封金属外壳融毁，冷却水直接与核燃料以及核污染固体废物接触，是具有辐射性的。

02

中国核电站分布情况

中国核电的发展从秦山开始，1991年秦山核电站的建成，标志着中国的核工业迈上了一个新台阶。目前我国核电发展时间短，在能源消费结构中，核电占比较小，所以在我国还属于新能源的范畴。

秦山核电站

而西方核电发展历史悠久，最早可以追溯到二战时期。目前美国核电装机量最多，占全球核能总发电量的30％以上。全球核电使用比例最高的国家是法国，供电设施中有70％是核电，所以核电在法国属于常规能源。

我国的核电发展，在现阶段与西方国家是否有很大差距呢？当然不是。

2015年我国自主研发的“华龙一号”诞生，标志着我国成为全球第四个掌握第三代核电技术的国家，核电技术已跻身世界前列。

福清华龙一号核电站

目前，我国建设有17座核电站，共计52台机组，在中国大地上组成了一道特殊的能源“海岸线”，占全国累计发电量的5.02%。目前建成的核电站主要分布在广东、浙江、山东、江苏、辽宁、福建、广西等沿海省份。

图源：中国核能行业协会

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核电站的建设

从上图可以看到，我国的核电站多分布在沿海地区，为何如此布局？

①我国沿海地区能源需求量大

东部沿海地区经济发达，人口稠密，用电需求大，电力消费市场广阔。

图源：城市进化论

②我国沿海地区常规能源较少

沿海地区是我国主要的能源消费地，但常规能源（大型水电站、火电站）不多。我国大型水电站主要分布在地势落大的阶梯交界处，煤炭资源主要分布在北方的中西部省份。

③临海布局，靠近东部市场，输电距离短

布局在东部沿海，靠近主要的电力消费市场，输电距离短，输电成本较低。

中国城市夜景卫星图

④清洁、能效高，地区适应性强

核电优点十分突出，清洁而且能量密度大，能效高，同时核原料体积小，运输压力小，地区适应性强。

⑤东部地区资金充足、技术发达

东部沿海地区经济发达，科技力量雄厚，地方财政对核电站建设的技术和资金支持力度大。根据国际上已建成核电机组平均造价衡量，通常每千瓦装机容量造价约为1500美元，而我国目前单台核电机组造价约为182亿元，核电项目投资巨大。

⑥临海，冷却水来源广

前面我们提到过，核电站在运行过程中会产生巨大热量，需要大量的水来冷却，所以核电站一般依水而建。

国际上很多核电站会布局在河流附近，相比海水，河水温度会更稳定一些。

法国核电站分布

值得注意的是，在安全运行的前提下，大量的冷却水经过处理会排放回自然水体中，虽然没有辐射威胁，但也可能造成热污染。

【热污染】现代生产、生活排放的废热造成的污染，火电厂、钢铁厂、核电站、石油化工等工厂均可能造成热污染。废热随着冷却水排放，会造成水体温度升高，有可能使含氧量减少，鱼类可能无法繁殖甚至死亡，破坏水生生态环境，进而引起水质恶化。

⑦海运条件好，方便运送大型设备

核电站的设备都是庞大物件，其蒸发器重达270多吨、压力容器重达300多吨、穹顶重达400多吨。海运运量大，沿海地区可以依靠海运，解决前期建设的大件设备运输问题。

前面咱们说清楚了为何中国的核电站多布局在东部沿海，但这并不意味着沿海的所有地区都能建，在具体选址时，还要注意以下两个问题。

⑧需要寻找地质条件稳定的地方

核电站对厂址地质要求较高，附近不能有断层分布，数千米范围内地质稳定。厂址区及其附近100千米海域或50千米内陆，历史上没有发生过6级以上地震。

⑨安全问题

核电站选址还必须考虑到公众和环境的安全，避免万一发生核事故，可能带来的潜在辐射威胁，同时还要考虑到突发的自然事件（如地震、海啸等）或人为事件对核电厂的影响。所以，核电站必须选在人口密度低，一般是经济发达地区中相对偏远的地方。

关于核电站的相关知识点，小编已经帮你总结好啦~

从长远来看，核电的发展仍然面临着经济性、核废料安全处置等诸多问题的挑战，但不可否认，它也是缓解能源紧张问题的重要突破口。在“碳达峰”和“碳中和”目标下，中国能源系统将向着多元、清洁的方向发展，核能在未来能源体系中的地位将越来越重要。