可问题是 ， 我们的核电站或者火电站没有在海边 。另一个问题是 ， 周围可能没有大河 ， 即使有 ， 这条河也可能是季节河 ， 冬天就没水了 。火电厂的咱们就不说了 ， 因为大家担心的不是火电厂 ， 而是核电站冷却塔冒出的水蒸气有没有辐射？答案当然是没有的 。作为一个名核电从业者 ， 何尝不想把核电站发电后的余热输送到核电站周边城市的居民家中 ， 为城市居民送去温暖的同时提高了企业的效益 。
核电站火电站旁这些冒白烟塔做什么用？
出品：科普中国制作：寒木钓萌监制：中国科学院计算机网络信息中心截至目前 ， 中国还没有一座建于内陆的商用核电站 ， 而原因是 ， 若在内陆建核电站 ， 就得建造一个冷却塔 ， 也就是大家平时看到的下图这种 ， 双曲面结构 ， 会冒白烟 ， 看上去污染很严重的样子 ， 但其实这里的白烟全都是水蒸气 ， 跟家里煮饭冒出的蒸气没本质区别 。图片来Industrial Access 。
故 ， 在国内我们看到的冷却塔 ， 几乎全是火电站的配套设施 。而美国是全球核能发电量最大的国家 ， 他们有很多内陆核电站 ， 所以你会看到 ， 美国的不少内陆核电站都有冷却塔 。这是目前最高效的形式冷却塔的作用不难理解 ， 火电站和核电站都是加热水 ， 得到高压蒸气 ， 继而冲击汽轮机发电 。然而 ， 高温高压蒸气冲击汽轮机后 ， 我们绝不能把这些蒸气白白地放入空气中走掉 。
所以 ， 得把高温蒸气进行冷却 ， 让它再次变成水 ， 继续循环 。赵顺安教授在其所著的书《海水冷却塔》中 ， 有这样一组数据 ， 传统火力发电厂中 ， 燃料燃烧的能量只有大约40%左右转化为电能 ， 而48%随冷却水排掉 ， 12%被烟气带走 。而在核电站中 ， 核能中只有大约33%左右转化为电能 ， 其他的67%均变为废热由冷却水带走 。所以 ， 对于核电站和火电站来说 ， 冷却永远是一个大问题 。
而目前 ， 双曲面冷却塔是最为经济高效的方式 。那么 ， 它到底是怎么运作的？冷却工程探讨要理解冷却塔的工作原理 ， 咱们现在就不妨来思考一下 ， 如果给你1千万吨热水 ， 你怎样才能快速、经济地把它冷却？小孩子可能会想到的办法是 ， 用冷柜冰冻或者使用电风扇使劲吹呀吹！但我们是成人……那么 ， 可不可以用铜皮把这1千万吨热水装起来 ， 然后放入大河中 ， 让河水冷却它？想想就发现这行不通 ， 因为你会让河水的温度升高 ， 破坏生态 。
另一个问题是 ， 周围可能没有大河 ， 即使有 ， 这条河也可能是季节河 ， 冬天就没水了 。所以 ， 最好的方式还是在海边 ， 用海水 。可问题是 ， 我们的核电站或者火电站没有在海边 。怎么办？增加热水与空气的接触面积是一个好办法 ， 比如把这1千万吨热水抽到一大根置于高处的水平管子里 ， 并在管子的底部钻密密麻麻的蜂窝状小孔 ， 接着 ， 热水通过这些小孔流下 ， 流下的过程中 ， 因为增加了热水与空气的接触面积 ， 冷却速度就快了 。
这是一个不错的方案 。但它完美吗？好像还有改进的空间 。我们可以在一个水平的长长的洞中 ， 把装热水的大管子置于洞的内部 ， 且是顶部位置 ， 接着 ， 洞的左边入口放一个大风机 ， 不断往洞中鼓风 ， 洞的右边出口也放一个大风机 ， 往外抽气 ， 如此的话 ， 当洞中管子里面的热水落下时 ， 就像倾盆热雨 ， 同时 ， 一股强大的气流从左吹向右 ， 于是冷却速度更快了 。
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