說起核能裝置小型化，大家可能第一時間想到的就是電影《鋼鐵俠》中力大無窮的男主角。鋼鐵俠之所以能夠成為擁有超能力的漫威英雄之一，是因為其胸前裝了一塊拳頭大小的“核能電池”，正是這塊電池，為他提供了源源不斷的能量。由此可見“核能電池”的威力之大。
　　喜愛漫威英雄的你，是否也曾夢想過擁有一塊和鋼鐵俠一樣的“核能電池”呢？

　　然而，在目前的技術條件下，“核能電池”還只是漫畫迷們心中一個美麗的夢想。
　　為什么我們無法成為鋼鐵俠？
　　因為我們都不是妮妮（大霧）。

　　咳咳，因為現在還造不出“核能電池”。
　　為什么現在科學家們還造不出“核能電池”？
　　這是因為現有的核電裝置對核燃料的導熱性能有很高的要求。如果沒有安全高效的導熱手段作為后盾和保障，只是為了擁有驚人能量就硬把“核能電池”穿在身上，估計鋼鐵俠一眨眼的功夫就會被核能發電時釋放的大量熱量“烤焦”了。
　　可喜的是，近日我國科學家在“鉛基堆冷卻劑技術”方面的研發工作取得了重大突破，新技術有效解決了核電裝置高效導熱的問題，而且大幅度提高了安全性。
　　基于這項技術，未來我國有望率先推出集裝箱大小的世界首臺迷你核電站——“核電寶”。
　　盡管集裝箱大小的“核電寶”和鋼鐵俠的“核能電池”比起來，還是大了不少，但在我們的現實生活中，核電站要是能夠縮小成集裝箱那么大，那用途可就大多了：
　　未來如果集裝箱“核電寶”能夠研發和推出，將憑借其體型小、安全性高等諸多優點，被廣泛應用在南海島嶼發電，遠離大陸的海洋平臺開發，以及核潛艇的升級等方方面面。

　　既然這項技術這么了不起，那么問題來了，這個鉛基堆冷卻劑到底是什么神奇的物質？為什么它的出現能讓龐大的核電站有望變成集裝箱那么大　呢？它的出現又為什么能讓核電裝置更安全更高效呢？
　　要回答這些問題，我們首先得了解下核能發電的原理是什么。
　　簡單來說，核能發電就是高級版燒鍋爐，與用煤“燒鍋爐”發電的過程類似，是把熱能變成電能的過程：“燃燒”核燃料，釋放出大量熱量，隨后循環水流經核燃料，水受熱升溫成為熱水，進而成為水蒸氣，水蒸氣通過汽輪機轉化為機械能，再經過發電機最終將機械能轉化為電能。
　　就這樣，水作為“中間人”把核燃料產生的熱量帶走并用于發電。
　　原理看上去是不是很簡單，不過要提一下的是，由于是“燃燒”核能，技術要求上可比燒鍋爐復雜多了。
　　下圖中左邊的裝置就是“燃燒”核能的反應堆：

　　冷卻劑就是用來帶走核燃料產生熱量的物質。如果選擇用水帶走熱量，就是使用了水冷卻劑。水冷卻劑雖然成本低，但安全加熱的上限溫度只能到三四百度，對于后繼發電部分來說，這樣的溫度還比較低，會降低發電效率。所以，近幾十年間，人們又相繼發明了鈉冷卻劑、氦氣冷卻劑等。
　　可以看出，以往的冷卻劑都是可以流動的液體、氣體或液體金屬，而鉛是一種固體金屬，缺少流動性，不能像液體或氣體一樣流動帶走熱量，科學家們怎么會選擇它作為冷卻劑呢？
　　原來，鉛雖然是一種固體金屬，但它的熔點比較低，只有327℃。如果把鉛與其它金屬做成合金（鉛基材料），例如鉛鉍合金或鉛鋰合金，則熔點更低，僅有一二百攝氏度。當鉛或鉛合金熔化變成液態后，粘度很低，具有非常好的流動性。如果大家想象不出高溫時鉛流動的情景，不妨看一下水銀流動的樣子。

　　當鉛基冷卻劑吸收了核反應釋放出的熱量后，固體的鉛基金屬變成液體，然后不斷循環流動把熱量帶走發電。整個過程就像是用核燃料，持續不斷地燒一壺“鉛基液體”。
　　鉛及其合金在高溫下是一種溫和的液態金屬。與傳統的水冷卻劑相比，鉛基冷卻劑的沸點高達兩千多度。因此，不用擔心高溫時反應堆變成一口潛在危險的“高壓鍋”。鉛基冷卻劑的熱導率也更大，約為水的三十倍，也就是說鉛基液體可以帶走比水更多的熱量，因此發電效率也更高。
　　冷卻介質是決定核反應堆大小的重要因素之一，正是由于鉛基冷卻劑出色的發電效率，使得核能裝置小型化變得更有可能！
　　如此優異的導熱性和熱穩定性，使核反應堆可以在常壓下運行，降低了不可控化學反應發生的可能性，安全系數也大大提高。

　　同時，鉛基材料化學性質不活潑，幾乎不與水和空氣發生化學反應。所以，大家不用擔心“核電寶”會像日本福島核電站那樣發生氫氣爆炸的惡性事故。咱們中國的“核電寶”，安全質量有保證！
　　未來，人們還將更加安全高效地利用核能。隨著技術的不斷進步，以后的核能裝置體積將會越來越小，能量利用率會越來越高。也許某一天，電影中的鋼鐵俠真的會成為現實！

首臺“核電寶”只有集裝箱那么大

圖文簡介

近日我國科學家在“鉛基堆冷卻劑技術”方面的研發取得重大突破，新技術有......