600万人供电的核电站如何确保万无一失？
核电站安全保障：亿万人生活的守护者
这是我们自主研发的拥有完全自主知识产权的第三代核电技术——华龙一号核电站。
该核电站采用了我国自主研发的第三代压水堆核电技术，每个机组占地面积均超过3万平方米，相当于4.2个标准足球场大小，高度约有二十层楼高。
通常一个核电站拥有六到八个机组，每天能够发电量在2700万到2800万度之间。这种稳定的电力供应对于保障国家能源安全和促进经济发展起到了至关重要的作用。尤其在当前全球能源危机日益严峻的情况下，核电作为清洁能源的一种，其稳定性和高效性显得尤为重要。同时，随着技术的进步，未来的核电站将更加安全可靠，为社会提供更为清洁、高效的能源支持。
对于核电，相信差友们或多或少都对此有所了解。但提到“核”字，总有人会联想到安全问题。
这么多核燃料堆在这个庞然大物里真的安全吗？我们又是如何确保核电站的安全呢？ 在这个问题的背后，我们看到的是一个充满挑战但又不得不面对的现实。随着能源需求的不断增长，核能作为一种清洁能源，在提供稳定电力供应方面发挥着重要作用。然而，核能的安全性始终是公众关注的焦点。为了确保核电站的安全，各国政府和相关企业采取了一系列严格的措施。比如，通过多层防护系统来防止放射性物质泄漏，同时利用先进的监测技术实时监控核电站的各项指标。此外，定期进行应急演练也是提高应对突发事件能力的关键环节。 在这样的背景下，我们不仅要重视核电站的技术进步，还要加强公众教育，让社会大众更好地理解核能的优点与风险。只有这样，才能在保障安全的前提下，充分利用核能为人类服务。
为了解答这些疑问，我们特地前往位于福建云霄的漳州核电站，进行实地考察以寻找答案。
为了理解核电站的安全机制，我们首先需要了解它是如何运作的以及核反应堆的基本原理。 核电站的核心在于其能够通过核裂变反应产生大量热能。在反应堆内部，铀-235或钚-239等重核元素在中子轰击下发生裂变，释放出更多的中子和大量的能量。这些能量以热的形式被传递给冷却剂（通常是水），进而转化为蒸汽，推动涡轮机旋转，最终驱动发电机发电。整个过程类似于传统火电站使用煤炭产生蒸汽的方式，只是能源来源从化石燃料变成了核燃料。 为了确保核电站的安全性，设计者们采取了多重防护措施。例如，反应堆容器由坚固的材料制成，可以承受极端条件下的压力和温度变化。此外，还有自动控制系统来监测和调节反应堆状态，一旦检测到异常情况，系统会迅速采取行动，如停止核裂变反应或启动应急冷却系统，防止任何可能的事故扩散。 总体而言，核电站在设计和运行上都十分注重安全，通过科学的设计与严谨的操作流程，大大降低了潜在风险。当然，公众对于核电站的担忧是可以理解的，因此持续改进技术、加强监管以及提高透明度，对于增强公众信心至关重要。
众所周知，尽管名称中含有“核”字，似乎显得高端大气，但实际上，核电站的基本原理依然是利用不同的燃料来加热水。
在华龙一号核电站中，整个系统由三个主要回路协同工作，以实现两次关键的“沸腾”过程。 华龙一号作为中国自主研发的第三代核电技术，其独特的三回路设计不仅体现了技术创新，也彰显了中国在核电领域的雄心与实力。通过两次“沸腾”过程，这一设计不仅能提高能量转换效率，还能增强系统的安全性和稳定性。这不仅是对中国核电技术的一次重大突破，也为全球核电行业树立了新的标杆。
首先是进行核反应的一回路，这也是核电站首次产生蒸汽的地方。在这一过程中，冷却剂通过反应堆核心吸收裂变产生的热量，进而生成高压蒸汽推动涡轮机发电。这样的设计不仅体现了核电技术的先进性，也展示了人类对于清洁能源开发的决心与智慧。然而，我们也必须清醒地认识到，在享受核电带来高效、清洁电力的同时，其安全性和潜在风险也不容忽视。核电站的建设和运营需要严格遵守国际安全标准，确保每一个环节都万无一失，以防止任何可能的事故对环境和公众健康造成影响。
在这里，随着燃料棒被置入反应堆，铀235在捕获中子后发生裂变并分裂成两部分，同时释放出大量热量，这些热量进而加热了与反应堆直接接触的硼酸水。
不过，这次水并不会 “ 烧开 ”。
我们知道，压力越大，水的沸点也会越高。
核反应堆位于一个能够承受高达150个大气压的压力容器内，这可称为一个“超级高压锅”。在这样的高压环境下，即使温度升至320摄氏度，水依然不会沸腾。
在这条回路上，连接着一个叫做 “ 蒸汽发生器 ” 的密封容器。
在这里，被封闭在U形管中的主回路水，类似于锅炉中的热管，用于将热量传递给次回路，实现二次加热过程。
这次，在常压环境下，二回路的水会被正常 “ 烧开 ”，形成饱和水蒸气，驱动汽轮机发电。
最后，三回路系统负责抽取海水，在冷凝器中将二回路中经过汽轮机的蒸汽重新冷凝为水，以便继续循环使用。
这种结构将 “ 有核 ” 与 “ 无核 ” 的回路完全隔离开来，将核电厂分成了进行核反应 “ 核岛 ” 与不接触核材料的 “ 常规岛 ”。
大家现在看到的，就是核岛中的核心组件，反应堆，在它的内部，装载着给核电站的能源心脏，由 177 组 “ 燃料组件 ” 按照核燃料浓度编组排布而成的燃料堆芯。
在每组燃料组件中，都有一捆这样的锆合金管燃料棒，
他们当中包裹的，是一节节被加工成短圆柱体，长得像黑色粉笔的二氧化铀燃料芯快。
除了燃料棒，还有一组叫做控制棒的组件。
在反应堆运行期间，可以根据操作人员的指示插入或移除控制棒。
特别之处在于使用了含铍9和锎252的“启动”控制棒。一旦这些控制棒被置入核燃料，它们会向四周发射中子。
这些中子与核燃料相互作用后，铀原子会变得不稳定并发生裂变，生成两个较小的原子核，同时释放出巨大的能量。
这时候，反应堆内部会发出幽幽的蓝光（这是切伦科夫辐射的现象），同时产生大量中子，从而引发新一轮的核裂变反应。这一过程将不断重复，形成连续的连锁反应。
也就是我们经常听到的 “ 链式反应 ”。
但核电站的 “ 链式反应 ”，其实是一条安全的 “ 单链 ”。
在大多数情况下，铀235 发生裂变时会释放 2 ～ 3 个中子。如果这些中子全部引发次级核裂变，那么核裂变的次数将会以几何级数的方式不断增加，形成一传十，十传百，核反应会越来越剧烈的 “ 超临界状态 ”。
如果在某一阶段，所有中子都逸散出去，没有中子进入下一阶段，那么就会进入核反应逐渐减缓的“负临界状态”，导致核电站供电变得不稳定。
所以，为了稳定地转化电力，核电反应堆中的铀燃料浓度就不能太高，才能方便控制。
通过插入或抽出控制棒，可以调节反应堆内的中子浓度，使核反应始终保持在这样的状态下：一个铀235核的裂变恰好能够引发另一个铀235核的裂变，从而达到“临界状态”。
所以，在正常的运转状态下，核电站中进行的核反应始终的安全的。
在核电站的建设过程中，必须充分考虑到其作为“国之重器”的重要性，不仅需要确保其在正常运行时的安全性和稳定性，还需全面规划和准备应对各种突发状况的措施。例如，核电站的建筑结构必须采用高标准的抗震设计，并配备多重安全屏障系统来防止放射性物质泄露。此外，还应定期进行应急演练，以确保一旦发生紧急情况，所有相关人员能够迅速而有效地采取行动。 这种全面而细致的安全考量体现了对公众生命财产安全的高度负责态度。同时，这也向国际社会展示了我国在核能技术领域的先进水平和管理能力。
而核岛作为包裹核反应堆和一回路水的设施，在极端情况下则是安全保障的核心重点。
第一、二道屏障（ 燃料棒 ）
华龙一号在设计上采取了多层防护措施，确保在极端情况下的核岛安全性。从燃料组件到整个反应堆厂房，共设置了四道坚固的安全屏障。这些屏障不仅提高了核电站的整体可靠性，还大大降低了事故发生的概率。此外，这种多层次的安全策略也体现了中国在核电技术领域的持续创新与进步，展示了中国在保障核能安全方面的决心和能力。 这样的设计充分考虑了各种可能的风险因素，并通过多重保护机制来确保核设施的安全性。这不仅是对公众安全的高度负责，也是中国核电技术走向世界的重要一步。通过不断的技术革新和完善，华龙一号正逐步成为全球核电领域中的一个标杆项目。
前两道屏障就是我们前面提到过长得像黑色粉笔的核燃料芯块和包裹它的金属包壳管。
在核裂变过程中，超过98%的放射性产物会被固定在陶瓷芯块内部，从而不会泄露到环境中。
而陶瓷芯块则被被压紧 “ 封印 ” 在两端密封焊接的锆合金管内。
该材料可以耐受高达1200℃的极端高温，并且具备吸收中子的能力，从而阻止放射性物质扩散到一回路水中。
压力容器
在反应堆的外围，则是第三道屏障 —— 压力容器。
这是一个壁厚高达 20cm，能够耐高温、高压和强辐射的 “ 铁罐子 ”，牢牢包裹住了整个核反应堆。
即使燃料棒发生破损，它也能够阻止反应堆的辐射泄漏到核岛的厂房中，把异常辐射控制在反应堆内。
安全壳
在华龙一号核电站的设计中，除了压力容器本身的多重保护措施外，还特别设置了双层混凝土安全壳，这无疑为核反应堆的安全性提供了最坚实的保障。这一设计不仅体现了我国核电技术的进步，也展示了在面对极端情况时对公共安全的高度重视。双层混凝土安全壳作为最后一道屏障，增强了公众对核电站安全性的信心，同时也为全球核电行业的安全标准设定了新的标杆。 这样的设计充分考虑了极端事故的可能性，并采取了有效的预防措施，彰显了我国在核电技术领域追求卓越的决心。
也就是大家现在看到的这个巨大的半球形水泥盖子。
华龙一号的安全壳设计独具匠心，其外壁厚度为1.5米，内壁则为1.3米，并且在内壳的表面额外增加了六毫米厚的钢材。这种双层防护的设计不仅体现了我国核电技术的进步，也展示了对安全性的高度重视。在当前全球对核电安全日益关注的背景下，华龙一号的安全壳设计无疑为我们提供了一个可靠的范例。它不仅增强了公众对核电站安全的信心，同时也标志着中国在核电技术领域取得了显著成就，达到了国际先进水平。
现场的工作人员向我们表示，即使是在模型上看起来很窄的双层安全壳之间的缝隙，也足够容纳一个人站立。
在安全壳的建设过程中，所有材料均按照最高强度要求进行选用，使用了标号最高的C60混凝土和四级钢筋。可能有些读者对这些标号不太了解。恰好，在差评君参观华龙一号的那天，还特地去工地上看了看。
核岛附近的施工现场，差评君也是真真切切的感受了一把跟手腕差不多粗的钢筋。
由于我们所在的位置是核岛较为外围的区域，这里的钢筋使用的是三级标准，而真正安装在安全壳上的钢筋，其直径要更大一些。
根据统计，单单在在华龙一号机组的建设过程中，就使用了 27.28 万方混凝土和 9.21 万吨钢筋，差不多够盖两个鸟巢。
不过，对于核电站来说，在极端情况下 “ 坚固 ” 还远远不够。
核岛的安全结构如何保证这种危机时刻的安全：
为了保证在对反应堆的控制失效，乃至遭遇地震、海啸等极端情况，核电站本身的供水供电受到影响的情况下的安全。
华龙一号还配备了一四套冷却反应堆的安全系统作为核电站的 “ 应急预案 ”。
能动 + 非能动的应急堆芯冷却
能动 + 非能动的二次侧余热排出
能动 + 非能动的安全壳热量导出
能动 + 非能动的堆腔注水冷却
不断电的时候
首先，在反应堆压力容器和蒸汽发生器上，都有一条紧急情况下备用的注水管道。在安全壳的顶部，还设有喷淋装置。
一旦检测到反应堆冷却不足或蒸汽发生器发生管破裂导致失水情况，工作人员会立即启动该应急系统，从位于核岛底部的换料水箱抽取水源，并注入到堆芯及蒸汽发生器所在回路中，同时启动喷淋装置为核岛降温。
但是，不管是紧急注水还是喷淋，也还是需要控制系统的驱动。
针对可能出现的停水停电极端情况，华龙一号除了设置依赖电力的“能动”备份方案外，还特别设计了一套无需电力支持的“非能动”系统，作为额外的安全保障。这套“非能动”系统能够完全独立于电力运行，充当“备份的备份”。
在一回路、蒸汽发生器上，各有一个悬在高处的水箱，当检测到反应堆过热时熔断阀门自动启动。在重力的作用下，将冷却水灌入反应堆和蒸汽发生器中。
在发生全厂断电事故时，确保核岛区域能够依靠被动散热系统维持安全状态，这一点至关重要。这样的设计不仅体现了核电站在安全性上的高标准要求，也展示了其在极端情况下的自我保护能力。一旦遭遇意外停电，被动安全系统能够自动启动，无需依赖外部电力供应，从而有效避免因冷却系统失效导致的潜在风险。这种设计理念对于增强公众对核电站安全性的信心具有积极作用，同时也为全球范围内的核电站建设提供了宝贵的经验参考。 这样的设计充分考虑了核电站在极端条件下的应对措施，不仅提高了核电站的安全性能，还增强了社会公众对核电安全的信任度。在全球范围内推广类似的设计理念，将有助于提升核电设施的整体安全水平。
并且，混凝土外壳的“穹顶”外部有一圈突出的“帽子”，里面竟然隐藏着一个充满冷却水的巨大环形水箱。这一设计不仅体现了工程上的创新，还展示了在有限空间内高效利用资源的智慧。这样的结构不仅能增强核设施的安全性，还能有效降低维护成本。在面对全球气候变化和能源需求增加的挑战时，这种技术的应用无疑为我们提供了更多可持续发展的可能性。
通过热管，水箱连接着安全壳内的换热器。当反应堆过热时，内部的高温会加热换热器，进而使安全壳“帽子”中的水蒸发为蒸汽，通过这一过程带走多余的热量。这种设计能够在紧急情况下迅速降低核反应堆的温度，从而减少潜在的风险。 这种利用水蒸气来散热的设计体现了核电站安全系统在应对极端情况下的灵活性与高效性。它不仅为工作人员争取了宝贵的反应时间，也为防止事故进一步扩大提供了有力保障。然而，我们也应该注意到，尽管有这些先进的安全措施，核电站的安全管理仍需持续改进和严格监控，以确保万无一失。
冷却失效，堆芯融毁
即便这些措施都未能奏效，堆芯确实发生了熔毁，我们也有能动和非能动两种手段来进行堆腔注水，封闭压力容器底部，从而将融化的放射性物质限制在核岛内部。
全部失效，安全壳破损
最后的最后，即便最糟糕的情况发生，比如堆芯爆炸，安全壳内部的负压设计仍能确保环形区域的压力低于外界大气压。即使安全壳出现破损，也只是会从外部吸入空气，而不会将核岛内的空气排出，从而最大限度地减少放射性物质的泄漏。
华龙一号的人控安全保障
人控工程 ( 为了防止事故发生 )
当然，以上我们聊到的，都是装置本身的防护，但再完美的装置，终究也是要靠人来运行的。
操作核电站，其实是一项既庞杂，又需要时刻准确与专注的工作。
三组人控备份 我们来到一个模拟的主控室，这里跟真实的主控室会一模一样，所有的学员要在这里接受培训。一般来说，这里正式运行的时候会有三位工作人员在这里工作。
分别是在这个位置的值长，他负责监督整个核电站的运行。
第二位是ROA，他负责整个反应堆部分的操控。第三位是ROB，他负责非反应堆部分，也就是汽轮机系统的运作。
这两套系统有很大的安全冗余，比如说，ROA 或者 ROB 宕掉的时候、机器坏掉了，还有一片电脑 —— ROC。它可以来做 ROA 和 ROB 一模一样的操作。即便 ROC 也宕掉了，还有一片纯机械的控制台，可以做到跟上边说的一模一样的事情。
“ 黄金人 ” 的培养
华龙一号的工作人员向我们介绍，从一个毕业生到成为一个能上岗的核电站操纵员，至少要经过上百次大大小小的考试。
在这次培训过程中，“预备役”操作员需要完成14门理论课程的学习，并且还要获得包括辐射防护、工业安全、消防、急救和应急在内的各类授权。 这种全面而系统的培训计划不仅体现了对操作员技能水平的高度要求，也反映了对工作安全性的严格把控。通过这样的培训，操作员不仅可以掌握必要的专业知识和技术，还能提高应对突发事件的能力，确保在实际工作中能够做到有条不紊，保障自身与他人的安全。
还要来我们这个模拟机组进行实战考试，模拟机组突发应急事件。
即使所有考试都顺利通过，也不能就此松懈。持有执照的操作员每五年还需参加一次续证考试，以重新进行考核和培训。
三向交流法
除了专业知识之外，在核电站的高压环境下，即使是一个最简单的按钮操作，万一操纵员理解错了指令，或者按错了纽，也都可能会引发严重的后果。
为了避免出现把“前门楼子”听成“胯骨轴子”的误操作，核电站的工作人员采用了一种名为“三向交流法”的特殊沟通方式。这种方法不仅有助于确保信息准确无误地传达，还大大降低了因误解而导致的安全隐患。在高风险的工作环境中，如核电站，有效的沟通机制对于保障人员安全和设备稳定运行至关重要。“三向交流法”通过重复确认的方式，为工作人员提供了一个可靠的沟通工具，使得信息传递过程更加透明和准确。这种做法值得其他需要高度精确沟通的行业借鉴和学习。
当一个小组的成员收到指令现在要在电脑上点击一个 “ A ” 按钮，他必须先跟当时值班的组长汇报：“ 我现在请求点击这个按钮 A。”
组长在收到请求后，需要复述该请求的全部内容，并且反问对方：“你确定你要操作的是按钮‘A’吗？”
然后，提出操作请求的成员需要再次完整确认一遍：“我确认即将操作的按钮是‘A’。”
最后，组长才能下达命令：“ 我同意你按下按钮 ‘ A ’。”
这时候，组员才能在组长的注视下进行操作。
在此过程中，命令的发出者和确认者需要反复确认三次完整的命令，以最大程度地避免指令上的误解，从而确保人控的安全。
就在我们这次探访之后不久，漳州核电的一号机组成功实现了并网发电。目前，全国范围内还有43台核电机组正在紧锣密鼓地建设中。 这样的进展不仅标志着我国在核电技术领域取得了显著的进步，也体现了国家在能源结构调整上的坚定决心。面对日益增长的能源需求与环境保护的压力，核电作为清洁能源的重要组成部分，在保障电力供应的同时，也有助于减少碳排放，促进绿色可持续发展。当然，随着核电项目的推进，如何确保其安全性和环境友好性，依然是我们需要持续关注和努力的方向。
在全部建设完成后，6台华龙一号机组将能满足600万人口的用电需求。年发电量超过600亿度。
差评君觉得，一个浅显的事实是，我们需要核电，也需要安全。化石能源只是人类发展初期的过渡选择。但人类无法永远停留在这个阶段。总有一天，人类需要离开这舒适区，迈向更高级的技术与能源体系。 在当前全球能源转型的大背景下，核电作为一种低碳高效的能源选择，显得尤为重要。尽管它带来了许多争议，特别是在安全性和核废料处理方面，但其低排放的优势不容忽视。化石燃料作为人类文明早期的重要能源，在推动工业化进程方面发挥了重要作用，然而它们对环境造成的负面影响也是显而易见的。因此，从长远来看，依赖化石燃料并不是可持续的发展路径。人类必须逐步转向更为清洁、高效的能源形式，如核电和可再生能源，以实现真正的可持续发展。在这个过程中，加强技术研发和安全管理，确保各类能源的安全使用，是我们共同面临的挑战。
而核能，目前看来，这似乎是能够助我们摆脱困境的最佳方案。
如何实现完全安全的核电运营，或许是一个永无止境的探索。但因此而完全放弃显然不是一个解决方案。