前陣子在霞浦觀鳥，乘桴浮于海，就看見了遠(yuǎn)處島上一處熱火朝天的工地。定睛一瞧，這不是，核電站嗎？

這是正在興建中的中核霞浦核電站。右邊的是一號(hào)機(jī)組，預(yù)計(jì)今年就能并網(wǎng)發(fā)電，左邊是二號(hào)機(jī)組，預(yù)計(jì)2025年建成。

我國能源格局決定了東部缺電，核電是東部能源缺口的重要解決方案。這幾年在東部沿海，核電站已經(jīng)不是什么稀罕物了。但是這兩個(gè)反應(yīng)堆，卻依然是稀罕物。

很稀罕。

這兩個(gè)反應(yīng)堆，型號(hào)是CFR-600，600兆瓦鈉金屬池式冷卻快中子反應(yīng)堆，是目前中國乃至全世界新一代核電技術(shù)的旗艦堆型。

先說什么是快中子反應(yīng)堆。目前所有的核反應(yīng)堆采用的都是裂變產(chǎn)能，也就是一個(gè)重的原子核，比如鈾、钚之類的，在被中子撞擊之后，碎裂成兩個(gè)較輕的原子核和一些中子。這個(gè)過程有一部分質(zhì)量變成能量。產(chǎn)生的中子碎片繼續(xù)撞擊其他的重原子核，讓反應(yīng)繼續(xù)。這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，說起來很簡(jiǎn)單。

然而，中子跟中子不一樣，裂變產(chǎn)生的中子，速度比較高。速度高未必是好事，常見的裂變材料鈾235就不能跟速度過高的中子反應(yīng)，因此普通反應(yīng)堆里必須要有能讓中子減速的東西，最常見的就是水。減速之后的中子，稱為熱中子。目前不管是軍用還是民用，最主流的就是熱中子反應(yīng)堆，簡(jiǎn)稱熱堆。熱堆的最常見燃料就是鈾235。

問題來了，鈾235是鈾的一個(gè)天然同位素，它在自然界中的含量極低，只占所有鈾的大約0.7％。超過99％的，是鈾238，也就是俗稱的貧鈾。數(shù)量占絕對(duì)多數(shù)的鈾238之所以被稱為貧鈾，原因是它很難當(dāng)做核燃料，要讓它發(fā)生裂變，需要能量非常大的中子，比它裂變產(chǎn)生的中子能量還大才行，所以無法產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。打個(gè)比方就是貧鈾是特別難燒的木柴，即便用很高的溫度點(diǎn)燃了它，燃燒產(chǎn)生的熱量都不足以維持燃燒。

廢物。鈾238就是核工業(yè)里最主要的廢物，好在本身很硬，被軍工拿去當(dāng)裝甲板或者穿甲彈材料，美國的M1A2坦克的某些版本里炮塔前部就有兩塊貧鈾材料的裝甲板。另外說一句，貧鈾本身的放射性不強(qiáng)，但是一旦燃燒破碎變成氣溶膠，吸入身體還是很危險(xiǎn)的。

然而，人們剛開始建反應(yīng)堆的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)，作為廢物的鈾238，在堆里會(huì)有一些變成別的東西。吸收了一個(gè)快中子之后，它會(huì)變成鈾239，經(jīng)歷兩次衰變，它變成了另一種元素-钚239。

钚239，是比鈾235更好的裂變材料。钚，原子序數(shù)94，是天然存在的最重的元素，在自然界中的含量極低。因此，有些反應(yīng)堆，特別設(shè)計(jì)來被生產(chǎn)钚239。

有了足夠的钚239，快中子堆就變成了可能。怎么就可能了呢？快堆，一般是用钚239作為核心裂變材料，外面包上一層鈾238。一個(gè)钚239分裂之后產(chǎn)生好幾個(gè)快中子，這些快中子雖然還沒有快到讓鈾238裂變，但是別忘了，吸收了一個(gè)中子之后鈾238就變成了钚239。這樣，每一個(gè)钚239裂變，都能產(chǎn)生三四個(gè)新的钚239。核燃料不但沒有消耗，反而增加了。

這就是快堆又被稱為增殖堆的原因。

用這種方式，自然界中數(shù)量很多，價(jià)格低廉的鈾238，一舉從核廢料變成了可燃之材。快堆可以壓榨出核燃料60％的能量，是熱堆的一百倍。并且由于不再需要體積龐大的中子減速材料，快堆的體積可以變得比較緊湊。

有利就有弊，我們接下來說說快堆的弊端。首先，它需要比熱堆數(shù)量更多、濃度更高的核心核燃料，本身成本就高。另外，這造成反應(yīng)堆產(chǎn)生的能量更大更集中，如果不能及時(shí)把這些能量轉(zhuǎn)移出來，會(huì)燒毀反應(yīng)堆，造成嚴(yán)重事故。

大部分反應(yīng)堆使用的冷卻劑是水。水是自然界中比熱容最高的物質(zhì)，吸熱能力超強(qiáng)，讓大家選冷卻材料，水肯定是自然而然的選擇。不過，水要在管道里當(dāng)冷卻材料，必須要維持在液態(tài)，常壓下水0℃結(jié)冰，100℃沸騰，只有這100°的區(qū)間可以用來吸熱。福島出事的幾個(gè)反應(yīng)堆，就是沸水堆，當(dāng)喪失外部電力的時(shí)候，循環(huán)水泵停轉(zhuǎn)，水溫持續(xù)升高沸騰，反應(yīng)堆就變成了高壓鍋，最終蒸汽泄漏導(dǎo)致放射性污染。

何不主動(dòng)把反應(yīng)堆變成高壓鍋呢？給反應(yīng)堆內(nèi)部加壓，加到一百多個(gè)大氣壓，這時(shí)候水的沸點(diǎn)會(huì)升高到300℃左右。這就是壓水堆，同樣多的水可以比沸水堆多吸收三倍的熱量。一旦停機(jī)，高壓的一回路和產(chǎn)生蒸汽的二回路之間不直接接觸，增加了安全性。又但是，能做常壓誰想做高壓啊，各種高壓管路、閥門、法蘭盤，既增加成本又增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。

這還是散熱需求相對(duì)較低的熱堆，快堆就更難了。

富貴險(xiǎn)中求，為了解決快堆更大的散熱需求，核物理學(xué)家們想到了一個(gè)讓中學(xué)化學(xué)老師最頭皮發(fā)麻的材料---鈉。你還記得化學(xué)課上老師從煤油瓶子里夾出一粒豆那么大的白花花的鈉金屬，丟在裝了水的試管里，然后會(huì)怎樣？

會(huì)炸。鈉的化學(xué)性質(zhì)太活潑了，能跟水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和大量的熱。這一點(diǎn)天津人民，尤其是塘沽的朋友可能印象更深刻一些。

但是鈉是很好的冷卻材料，它常壓下的熔點(diǎn)是97.72℃，沸點(diǎn)883℃，雖然比熱容只有水的1/3，但是可以保持液態(tài)的溫度范圍是水的7倍多。因此在不加壓的情況下跟壓水堆的冷卻能力差不多。額外的優(yōu)點(diǎn)還有兩個(gè)，一個(gè)是鈉金屬導(dǎo)電，因此可以用電磁泵來推動(dòng)，電磁泵不像機(jī)械泵一樣需要葉輪之類的運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易密封，故障率低；第二個(gè)好處是鈉的沸點(diǎn)比反應(yīng)堆工作溫度高，因此無需考慮任何加壓防止沸騰的問題。

用金屬鈉做反應(yīng)堆冷卻劑最大的難題就是要保證它的絕對(duì)密封，不能跟空氣、水發(fā)生接觸。

我國在1992年立項(xiàng)研發(fā)鈉金屬快堆，2000年在房山的中國原子能科學(xué)研究院內(nèi)動(dòng)工“中國實(shí)驗(yàn)快堆CEFR”，2012年通過驗(yàn)收。在CEFR的基礎(chǔ)上，CFR600應(yīng)運(yùn)而生，接下來，還有更大的CFR1000正在籌劃中。

前兩天馬克龍?jiān)L華中法兩國達(dá)成了一系列重要的共識(shí)，其中就包括核電方面的合作。法國是世界上的核電大國，我國的核電起步，也離不開中法合作的推動(dòng)。赫赫有名的大亞灣核電站就采用了法國的技術(shù)引進(jìn)。

在鈉冷快堆方面，法國人也很有經(jīng)驗(yàn)。迄今為止全球建成的最大的鈉冷快堆，就是法國的“超級(jí)鳳凰反應(yīng)堆”，位于法瑞邊境上，始建于1976年的這個(gè)堆，發(fā)電功率1242兆瓦。

超級(jí)鳳凰也是命運(yùn)多舛，1977年，6萬多名抗議者與警方爆發(fā)沖突，1死100多重傷。1982年1月18日晚上，五枚RPG中兩枚擊中正在建設(shè)中的反應(yīng)堆安全殼，造成輕微損傷。直到2003年，瑞士人Cha?m Nissim承認(rèn)是自己策劃了那起襲擊事件。

這位Nissim，屬于瑞士綠黨，在1985-2001年間一直是日內(nèi)瓦州大議會(huì)的議員。在各種政治博弈之下，運(yùn)行狀況良好的超級(jí)鳳凰也在1997年被關(guān)停，沒能夠涅槃。下圖就是正在拆除的超級(jí)鳳凰。

核能是一個(gè)典型的不進(jìn)步就倒退的產(chǎn)業(yè)。不進(jìn)步的原因，早在1990年出版的《核能選項(xiàng)》（The Nuclear Energy Option）一書中，核物理學(xué)家科恩（Bernard Cohen）就給出了論斷：“20世紀(jì)80年代，大多數(shù)西方國家停止建設(shè)核電站的原因并不是害怕出現(xiàn)事故、核泄漏或者放射性廢料的擴(kuò)散，而是因?yàn)楸O(jiān)管導(dǎo)致成本出現(xiàn)了不可逆的攀升?！?/p>

福島事故正是這樣一個(gè)典型反面教材。如果日本沒有停止新核反應(yīng)堆的研發(fā)和建造，充滿各種安全漏洞的舊反應(yīng)堆就不會(huì)超期服役，最終天災(zāi)人禍于一身。

除了霞浦這兩座鈉冷快堆，我國目前還有包括常規(guī)壓水堆和高溫氣冷堆等多個(gè)先進(jìn)的堆型在興建和運(yùn)營。更安全的核電技術(shù)在科學(xué)家的硬盤里保存了很久了，現(xiàn)在，我們把它變成現(xiàn)實(shí)。