我经常在写核能科普文章之后，总会有人评论，为什么都到了核能利用的年代了，为什么核电站发电还是要靠烧开水？
核能这种具有科幻感的黑科技若是配上烧开水就会逼格直线下降。
我见得多的就习惯了，其实身边很多同学朋友见到这个问题第一眼是懵圈的。
你要是问他们为什么核电站还要烧开水来发电，估计他们一上来也答不上来。
好吧，我就借着自己浅薄的了解，浅入浅出的剖析一下这个问题。
首先我们先说一下：
核能，究竟是个什么东西？
核反应呢，主要分为裂变反应和聚变反应。
核裂变，也可以称为核分裂，是指由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。那么对应的，核聚变 就是两个轻的原子核（如氢的同位素氘和氚）在特殊条件下融合成一个原子核的过程。
核裂变反应示意图
核聚变反应（DT反应）示意图
现在运行或者在建的核电站呢，都是为裂变核电站。至于聚变，现在还处在攻关的阶段，也不是本文讨论的重点，如果对聚变想要有更深了解的话，可以翻阅作者的其它系列文章。
在核裂变以及裂变碎片进行衰变的过程中，由于衰变后相对衰变前有着一定的质量亏损，此时伟大的爱因斯坦的质能方程告诉我们，这些亏损的质量必然伴随着能量的释放。
不过这些释放出的能量不可能全部被人类所利用，有些能量会被俘获或者逃逸出反应堆。
通常在计算单个U235，U233和Pu239原子核的裂变能时，通常使用200MeV的能量作为标准值。裂变能主要可以分为三类能量释放出来：
第一类：（瞬发），发生核裂变的瞬间释放出来，主要包括裂变碎片动能（约168MeV，释放在燃料元件内），裂变中子动能（约5MeV，大部分释放在慢化剂内）和瞬发γ射线（7MeV，释放在堆内各处）。
第二类：（缓发），裂变后发生的各种过程中释放的能量，主要是裂变产物的β衰变（7MeV，大部分释放在燃料元件内）和γ衰变（6MeV，释放在堆内各处）产生的；
第三类：（缓发），过剩中子引起的非裂变反应加上（n，γ）产物的β衰变和γ产生的衰变能 （7MeV，释放在堆内各处）。
裂变能的绝大部分在燃料元件内转换为热能，少量在慢化剂内释放，通常可以取97.4%在燃料元件内转化为热能。
所以综上所述，核电实际上是将核能转化为热能，再讲热能转化为电能！
现在我们的问题剖析前进了一步，既然我们知道核能实际上利用的也是热能进行发电，那题目中的问题就变成了：
热能发电有哪些选择？
很遗憾，到目前为止，人类貌似并没有在这一方面掀起什么波澜，还没有探究到具有超高转化率和利用率的方式来直接使用热能。
我们现在最常用的，依然是热机。
热机是指各种利用内能做功的机械。
借助于活塞结构还有涡轮等结构，热机会将热能（内能）从机械能处打一个转，由此过渡到人类日常生产生活所需要的电能。
也就是说，热机，是目前来说现有的具有大规模应用场景的最常用的，也是最好的方式。
好了，那么有很多类型的热机，具体用在热能发电上，主要还是蒸汽轮机和内燃机。
汽轮机组
其中内燃机主要指的是柴油机和燃气轮机两种。
那么为什么核电站选用的是蒸汽轮机呢？
我们都很清楚，蒸汽轮机，柴油机和燃气轮机这三种热机都不是什么新鲜玩意儿，在工程研究上早已经玩出了各种花样，应用技术极为成熟，在各自不同的领域也都会有相应的极具性价比的产品。
为什么核电不选用内燃机，其本质上来源于，核能利用所需要的燃料——核燃料的特殊性。
核电站里的核燃料都是制造成燃料组件，核燃料外面都会包裹着特制的燃料包壳，构成了核电站防止放射性泄露的第一道安全屏障。同时这种燃料棒组成燃料组件式的堆芯十分利于反应性也就是反应堆功率的控制。
我们没有办法将核燃料像柴油一样倒进内燃机的燃烧室里进行可控制的剧烈反应！
而燃料棒之间的冷却在大多数核电站都是以水为冷却介质，因为水不仅可以给堆芯提供冷却，带出核反应产生的热量，同时还是良好的慢化剂，能有效的控制反应性。
但是，大家都知道，如果使用内燃机的话，水就不能用作冷却剂了，那么必然也需要选择其他的冷却剂和慢化剂，但是目前没有比水还具有经济性的冷却剂和慢化剂了。
同时，内燃机也不太适合在特大功率的应用场景下使用，即便有相应的产品，其经济性也肯定不如蒸汽轮机。
所以说来说去，综合考量起来，蒸汽轮机才是目前能使用的最具有经济性的产品。
喜欢核能，核物理以及科普的朋友欢迎关注，讨论！
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