林宗虎

中国工程院院士，西安交通大学多相流国家重点实验室，西安 710049

自1954年苏联建成第1个核电站以来，全球已出现了为数众多装有各种反应堆的核电站。本文简述了反应堆的主要结构及核电站的发展历程。根据核电站的特点，论述了核电站在未来能源中的地位及应用前景。

1 核电站的基本原理

在燃用化石燃料的火电站中，化石燃料在锅炉中燃烧时，燃料中的碳原子和空气中的氧原子结合并放出能量，这种能量称为化学能。化学能是由于原子结合和分离使电子的位置和运动发生变化而产生的，与原子核无关。原子由原子核和电子组成；原子核又由质子和中子组成，两者统称为核子。如果设法使原子核发生分离或结合（裂变或聚合），使核子之间强大的吸引力释放出来，则同样能放出巨大的能量，这种能量称之为核能。1938年德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现重原子核的裂变现象。当中子以一定速度与重原子核（如铀－235）碰撞并被其吸收后，后者会出现不稳定并分裂成两片，同时产生2～3个中子并放出热量。这些中子又去轰击其他铀核使其裂变并产生更多中子和热量，这种连续不断的核裂变过程称为链式反应。显然，只要控制中子数的多少就能控制链式反应的强度。常用方法为利用善于吸收中子的材料制成的控制棒的位置变化来控制链式反应的中子数目。此外 ，中子的速度是非常快的，必须应用慢速剂将其降速后才能使重原子核裂变。……