堆芯

核反应堆是核电站的能量转换中枢‌，其核心作用是通过‌可控核裂变链式反应‌将核燃料（如铀-235）的原子核能转化为热能，并驱动发电系统产出电能。作为核电站的“心脏”，反应堆由堆芯、控制棒、压力容器、冷却剂回路等关键组件构成：堆芯内核燃料棒以特定阵列排布，通过中子撞击引发裂变并释放大量热量；控制棒（含碳化硼或银铟镉材料）可精准调节中子通量以维持反应速率稳定；冷却剂（如水、液态金属或氦气）在压力容器内循环，将堆芯热量输送至蒸汽发生器，驱动汽轮机发电。以压水堆（PWR）为例，一回路高压水（压力约15.5兆帕）将330℃高温传递至二回路生成蒸汽，实现核能与电能的梯级转化，同时通过物理隔离确保放射性物质不外泄。现代反应堆技术（如第三代“华龙一号”、第四代高温气冷堆）融合多重安全屏障：预应力混凝土安全壳可抵御9级地震与飞机撞击，非能动冷却系统（如AP1000的堆芯补水箱）在断电时仍能自动导出余热，大幅降低堆芯熔毁风险。核反应堆的技术迭代（如燃料富集度提升至5%、堆芯换料周期延长至18个月）显著提高发电效率（热效率达35%以上），其模块化设计（如小型堆SMR）与国产化突破（关键设备自主率超90%）更支撑核电成为低碳能源转型的战略支柱，全球在运机组超400台，年发电量占全球总电力10%以上。