核反应堆是如何发电的？

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在核反应堆的堆芯处有一台热机。在热机内部，能源把工作液体——通常是水——加热到高温。这种液体在一个回路中循环流动，通过加热液体、取走反应堆堆芯的能量，然后作为冷却液体流回堆芯。可以允许被加热的液体从液相变成气相，也可以保持高压以防止发生这种相变。在前一种情况下，气体，通常是蒸汽，被导入涡轮机，涡轮机基本上是一根大轴，在它上面带有类似电风扇的叶片。在后一种情况下，过热的高压水在一个蒸汽发生器中把能量转移到另一个水回路中去制造蒸汽。第二个回路中的蒸汽被导入涡轮机。

高温气体冲击涡轮机的叶片，使得叶片连同轴一起飞快旋转。与涡轮机紧密相连的是导线缠绕成的线圈。强磁铁被放置在导线附近。在磁场中旋转的导线产生电流。这个原理是英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在19世纪20年代末、30年代初通过实验发现的，然后电流通过电网传到千家万户。就这样，一台涡轮机和一台发电机把机械能转变为电能。

来自反应堆的大部分能量没有用于发电。因为对于现在的商业反应堆，核能转化为电能的效率约为33%。也就是说，只有1/3的核能最终转化为了电能。剩余的能量是热量。通常，这些热量被排放到周围环境中去，因而被浪费掉了，即人们常常听到的术语“废热”。这种热量大部分是可以用于其他目的的，诸如居民取暖——称为地区供热——或工业供热。但是出于安全考虑，一般都把核反应堆建在离城市相对较远的地方，所以反应堆极少为住宅供暖。工业供热还是一种巨大的、尚未开发的资源。

一座大型核反应堆可以满足多少人的电力需求？

一座大型核反应堆至少可以提供1000兆瓦的电力。在美国，所有104座反应堆总的发电功率，相当于100个1000兆瓦的反应堆。也就是说，这个国家所有的反应堆能够发出100000兆瓦的电力。这些反应堆为3亿人口提供了近20%的电力。所以，每座反应堆能够生产满足60万美国人需求的电力。这个人口数相当于一个中等大小城市的人口数。例如，生活在华盛顿特区范围内的人口刚超过60万人。