前不久,美国网景通信公司创始人马克·安德里森将北京市首钢滑雪大跳台旁废弃的工业冷却塔错认成核反应堆,很多网友都在纠正他的错误——“这是冷却塔,不是核电站”。人们看到的核电站大都以“大烟囱”的形象出现,但是核电站不烧煤,修建烟囱做什么用呢?这个烟囱为什么是两头粗、中间细的形状呢?
核电站是如何发电的
大部分核电站都修建在离水很近的地方,这是因为核电站的运转离不开水。
核电站是通过适当装置将核能转化为电能的设施,它的发电过程和火力发电基本类似,只不过核电站是以核反应堆来代替火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生核裂变的形式产生热量,然后将水加热产生蒸汽推动汽轮机转动。
不过,核电站不烧煤,也不产生二氧化碳,为什么还要修建那么大的烟囱呢?事实上,核电站的烟囱排出来的白色气体是水蒸气。在建筑学中,这个烟囱叫“冷却塔”,是一种循环冷却水系统。核电站在发电时,水被加热后产生的高压蒸气冲击汽轮机进行发电,之后将这些水蒸汽再次冷却成水循环利用,而这就是冷却塔存在的原因。
冷却塔是如何工作的
正常情况下,这种冷却塔的“身高”为75~100米,底部直径为65~100米,内部由集水池、支柱、塔身以及淋水装置构成。同时,冷却塔的内壁围绕着很多冷却水管,冷却水通过水泵喷洒到顶部,然后再用布水板将这些水以喷雾的形式喷洒下来。
冷却塔的底部还修建了很大的通风孔,能将塔中的热量排出去。另外,塔壁上安装了冷风机,它会带动冷却塔内的空气形成循环,被冷却的水蒸气凝结成水滴重新回到蓄水池,而还没来得及冷却的水蒸气便从冷却塔的顶部“逃走”了。
冷却塔为什么
修建成“小蛮腰”
既然是用来进行冷却的装置,为什么非要建成两头粗、中间细的小蛮腰形状呢?
目前核电站的发展规模逐渐扩大,这就意味着需要更大的冷却塔,但如果采用传统的圆柱结构,随着高度的增加,冷却塔的抗风能力就会下降。要想增加冷却塔的坚固性,就必须提升混凝土的厚度、增加钢筋的数量,但这必然会提高修建成本。
工程师们经过综合考虑之后,最终确定了冷却塔双曲面的结构,这是根据数学家高斯提出的“绝妙定理”而得出的。
其次,双曲线结构还能最大限度地提高冷却塔的冷却效率。冷却塔的底部面积很大,可以让冷空气最大限度地进入内部,当到达冷却塔最细部位时,由于通道变小,空气的流速变快,这样就能以最快的速度带走冷却塔中的热量。
(悠 悠)

