来源：央视科教

假如要说未来世界中人们最常使用的能源，核能很有可能会排在第一位。因为它似乎是大多数人能想到的、能量密度最大的能源形式了。

似乎只有核能才可以使一个相对较小的能源核心产生巨大的能量，从而同时满足便携和长久续航两大需求。

科幻作品中的机器和人物经常使用核动力，比如，《普罗米修斯》中的飞船，《环太平洋》中的巨型战斗机器人，还有《钢铁侠》的战甲，似乎只要加上核动力几个字，能源问题就迎刃而解了。

（《环太平洋》中的机甲“危险流浪者”号是核动力驱动的）

显然核能和“高科技”密不可分，但是核电站到底是怎么发电的，可能大家还不太清楚。说起来也很简单：通过核反应堆发热，“烧开水”驱动电机发电。

但要讲清楚核电站的这壶“开水”到底是怎么烧的，还是要理解核电站的基本原理。

首先，需要明确的是，核电站是靠核裂变发电的，而“核裂变”是指由质量较大的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小原子的一种核反应形式。

（铀矿石在紫外线照射下会发出黄绿色光芒）

人类发现，比较合适的核裂变材料是铀，当铀-235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子并分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子，这些中子又去轰击另外的铀-235原子核，引起新的裂变，如此引发雪崩一般的反应，这就是裂变的链式反应。

当铀发生裂变反应时，质量会产生亏损，根据质能方程的公式E=MC²，（能量=质量X光速的平方），即便是很小的质量损耗，也会释放出巨大的能量。一克铀完全裂变所释放的能量大约相当于2.8吨标准煤燃烧所释放的热量。尽管在现实条件中，核裂变产生的能量达不到理论值，但还是远远超过同时期的其他化石能源了。

（质能方程式是人类利用核能的理论基础）

接下来要解决的问题是，让核能可控。假如不对核裂变进行控制，任由雪崩式的裂变反应不断进行下去，显然是极其危险的，想想原子弹就知道效果了。好在人们通过慢化剂、控制棒、冷却剂、防护装置等一系列装置实现了可控的核裂变反应。

（核反应堆内部示意图）

只有当核反应被控制在安全范围内后，才真正进入“烧开水”的环节。堆芯产生大量的热，就像是一个巨大的“热得快”加热器，循环冷却水经过堆芯加热，通过管道把热能带出，再由蒸汽发生器产生高温高压蒸汽，推动汽轮机旋转，从而产生电能。

 （市民们参观核电站反应堆模型）

而且，核能“烧开水”的余热还可能发挥其他的作用。在我国山东省海阳市，就建成了一个面积达450万平方米的核能供热项目。

所谓的核能供热，是指从核电机组抽取蒸汽作为热源，再通过换热站，在物理隔绝的情况下，先后进行五次热量交换，最终通过市政供热管网，将热量送到用户家中。与天然气或煤炭供热相比，核能供热避免了二氧化碳的排放，实现了真正的“零碳供暖”，当地一个供暖季大约能减少原煤消耗10万吨。

由此可见，虽然和其他采用化石燃料的发电厂一样，都是“烧开水”发电，核电站的技术内核是大不一样的，它的发电效率更高，消耗资源更少，碳排放量更低，更加清洁，是值得期待的能源方案。