很多人对核电站既向往又警惕，既想靠它解决用电难题，又担心核泄漏的风险。核电站到底是怎么运行的？安全性能否得到保障？
铀原子核由 92 颗质子和 143 颗中子组成，看起来就像一颗米花球。我们都清楚质子带正电，同性相斥，是什么把这些带正电的质子粘在一起？答案是强核力。这种力比电磁力强 100 倍，就像米花球里米花之间的糖，把质子和中子紧紧捆在一起。
可惜强核力的作用距离很短，原子核越大，胶水的粘性就越差，随时都可能散架。如果再有一颗中子撞进来，原子核就会被撞成几部分，同时甩出几颗中子。裂开的原子核粒子更紧凑，会释放出强核力的势能，这就是核裂变。
甩出的中子如果撞上其他铀原子核，就能触发新一轮裂变，释放更多中子，裂变的原子核数量指数级增长，能量也跟着指数级暴涨，这就是链式反应。原子弹和核电站，本质都是利用这种反应。
不过引发链式反应有两个限制条件。第一，不是所有铀原子核都能裂变。我们说的铀 235，只有 92 颗质子和 143 颗中子，占天然铀的 0.7%，剩下的都是更稳定的铀 238。铀 238 捕获中子不会裂变，只会变成镎 239 再衰变成钚 239。
第二，快中子不会被铀 235 抓住，只有慢下来的中子才能触发裂变。铀 238 捕获慢中子的速度比铀 235 更快，就像博尔特比普通人更容易抓住跑累的狗。
17 亿年前的加蓬奥克洛铀矿，当年铀 235 丰度有 3%，地下水渗进去当慢化剂，链式反应持续烧了十几万年，是天然的核电站。
要建核电站，首先要提纯铀 235，把丰度提高到 3%-5%，这样裂变产生的中子才能持续撞击其他铀 235。但快中子容易被铀 238 捕获，所以需要慢化剂让中子慢下来，最常见的就是水。
水里的氢原子核只有一颗质子，轻得像乒乓球，中子撞上去会带走大量动能，速度就慢下来。把铀燃料泡在水里，裂变产生的快中子就会被水变慢，重新飞回铀块引发更多裂变。
但这样反应会失控，每颗铀 235 裂变会放出两颗以上中子，中子数会指数级增长。我们需要吸收多余的中子，比如用银铟镉合金、碳化硼做控制棒，插多插少就能控制中子数量，反应烈度就能稳定下来。
核燃料棒要做成二氧化铀陶瓷块，装进锆锡合金管，再捆成束放进压力容器。压力容器里装满水，一回路水被加热后通过蒸汽发生器加热二回路水，产生蒸汽驱动涡轮发电。为了避免水带放射性，一回路和二回路是封闭隔离的。
普通水沸点 100 度，压水堆会把一回路加压到 155 个大气压，沸点升到 345 度，二回路压力 69 个大气压，285 度就能沸腾，用一回路的热水就能把二回路的水烧开发电。
很多人担心核电站会爆炸，但核电站核燃料的丰度永远达不到武器级，绝不会发生核爆炸。核电站铀 235 丰度只有 3%-5%，原子弹需要 90% 以上，就算失控也只会引发普通爆炸，把放射性物质扩散出去，这就是核泄漏。
历史上最严重的两次核事故，切尔诺贝利用石墨做慢化剂，存在正反馈，温度升高水蒸发，吸收中子减少，反应更剧烈，加上控制棒底部用石墨，插入时反而加剧反应，最终引发爆炸。福岛则是停堆后余热没得到冷却，海啸断电后水泵停转，水蒸发干后锆合金和水蒸气反应产生氢气爆炸。
这两款都是上世纪的老反应堆，现在的第三代压水堆已经解决了这些问题。第三代压水堆自带负反馈，天生趋向稳定：功率变大水温升高，水分子膨胀，慢化效率下降，反应自动减弱；水沸腾的话慢化效果更差，反应堆会直接熄火。
第三代堆的安全系统不靠人工电力，应急水箱靠重力供水，余热换热器靠空气对流散热，就算全场断电，也能自己冷却 72 小时。安全壳里还有氢复合器，把氢气变回水，不会积累到爆炸浓度，还有双层安全壳，把堆芯完全锁住。
目前第四代反应堆更安全、更高效，燃料利用率更高，中国在这个领域处于领先位置。按每万亿度电计算，核电事故伤亡比煤电低三个数量级，煤电每年因为空气污染和事故要付出 2 万多人的代价，核电就算加上切尔诺贝利和福岛的估算，伤亡也要少三个数量级。
核电站不是绝对安全，但相比其他能源，它的安全系数已经非常高，随着技术进步，只会越来越可靠。
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