核电站工作原理更新完毕
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这是我的专业，怒答。
1.是的，就是烧开水。
但不要瞧不起烧开水。
对于燃煤电厂，现在国内最先进的机组要把水烧到27 MPa、600 摄氏度以上（气态）。
同样是烧煤（可能要烧更多煤），几年前的机组就达不到这个水平。
如何把水温提到更高、如何不让受热材料罢工、如何在此同时更省煤，你以为这还是石器时代的东西么？毫不客气地说，这就是高科技！
很多人以为核电厂很先进。
的确，核反应堆部分的确是高科技。
但“烧水”的部分，核电的配置还不算高。
目前国内还没有主蒸汽达到上文参数的核电机组，但近年新上马的超超临界燃煤机组都已经达到这个水平了。
2.效率不高。
但没办法。
目前热能动力发电机组都是郎肯循环（包括常规核电），其发电效率最高不会超过对应温限卡诺循环（一种理论循环）的效率。
效率高不高？不高！事实上，几乎所有热机的效率都不高（包括内燃机、蒸汽机等等等等）。
常规的也就30-50%，极限一些的目前也很难达到70%。
怎么提高这个效率？告诉大家，这也是高科技！
为什么不采用别的循环？告诉大家，如果谁能提出一套新的、效率有明显优势、适合工程推广的循环，谁就足以名垂青史了。
就像郎肯，他提出的郎肯循环当年效率能达到百分之二三十就不错了。
但事实上，他依然是名垂青史的科学界名人中，极少数的工程师出身的科学家。
别小看这些名字看似简单的东西，这背后都是科学！我们在家烧水泡茶和发电机组“烧锅炉”发电，同样是烧水，技术含量绝对是不同的。
3.核能直接转化为电能，这是新领域，也是我们平时观念中的高科技，距离成型还很远。
现在的核能发电，中间夹杂着热能的过度，与现有成熟科技紧密结合，是可以在核能电能直接转化的科学问题没有攻克之前便可以投产的一种方式。
热力学第二定律效率极低。
【高中生们是不是已经闹不明白了？热二律也有效率】
这种直接转化才是最了不起的。
但目前似乎没什么技术可以实现可控地直接转化。
一旦实现，目前的能源危机也就迎刃而解了【当然新的能源危机也许会随之而来】。
其实，无论什么热机，实现热力学第一定律效率大幅升高都不是难事，譬如引入热电联产等途径，足以将热一律效率提高到90%以上。
但提高热力学第二定律效率是比较艰难的。
这已经是学科中段位相对较高的内容了，有机会可以展开聊一聊。
我想强调的一点是，别看什么机组原理是“烧水”，就小看了这类技术。
这背后可不乏高段位的东西。
有些方面我国已经领先世界，而有些东西我们国内想做都做不出来。
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一觉醒来发现被推荐了，好高兴(￣▽￣)
然后评论里有小伙伴说还没有看过瘾就打住了(￣▽￣)其实当时写的时候我就是觉得展开说量太大所以紧急打住的。
其实大家应该可以理解的(￣▽￣)想象一下大家的高中课本中热力学第二定律的内容。
连那帮编教材的老头子都懒得展开的内容，我当然是要嫌麻烦啦(￣▽￣)
此外还有一理由。
学术圈有造字的优良传统，无论中外都是。
不过人家老外造字无非是造个新单词，而我们中国科学家造个字输入法肯定就打不出来了=(
当然输入法也在努力，比较典型的就是焓和熵，已经可以顺利打出来了。
但还有一些领域的字没有受到字库开发者的重视，比如热力学第二定律中一个很重要的概念【火用】【yōng】（默念：这是一个字，这是一个字，这是一个字，说三遍）。
【补充：在评论区朋友的提醒下，我发现这个字用手机居然能打出来。
果断转战手机。
“㶲”，就是这个字。
下文已经写好的我视情况改动一下】
FYI，老外给这个概念取的名字叫exergy，是不是也怪扯的？
火用分开打不太好看，所以下文我用exergy代替火用。
下面大家看到exergy，请自觉读作“yōng”。
其实exergy并不是一个用途狭窄的概念。
与焓、熵一样，不仅仅是热力学概念，在化学中也有应用空间。
化学部分我是外行，单独说说与发电有关的相关部分。
很多人都学过，热力学第二定律揭示了能量传递的方向性即自发状态下热量从高温物体传向低温物体，或者说是『能量的品质差异』即不能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不产生其他影响。
（然后我省去了大量展开和逻辑推导过程直接得出结论）在此基础上，基于能量品质得出的效率统称为第二定律效率。
与一定律效率不同，一定律单纯地关心“量”：我烧了1kg标煤，放热29271kJ，因此输出了29271/2 kJ的电能，0.429271 kJ的热量进入供热管道，剩下的热量耗散了，结论是0.929271 kJ的热量都成为了有用能，我这个发电系统的效率是90%。
这就是热一律效率，简单吧？现在有一种生产方式叫热电联产，把发过电后有一定温度的乏汽拿去供热，就是这么玩的。
你说它效率高么？
的确是高的，毕竟乏汽热量不用白不用，顺着凝汽器走了也是浪费。
但是你觉得刚才算得的90%很有说服力么？
还真是差点意思，对吧？
但用热一律我就说不清楚了，得祭出热二律。
而在使用热二律之前，还要先解释清楚能量品质及其意义。
下面我打个比方。
我又烧了1Kg标煤，这次我假设燃烧出来的烟气平均温度能达到1000度，那么理论上这团火焰可以加热所有低于1000度的工质。
譬如，我可以去加热900度的水蒸气。
但我选择了600度的水蒸气。
换热后我的烟气温度降到了600+。
虽然温度依然高，热量依然存在，但应用范围发生了变化。
如果我去加热900度的水蒸气，换热后烟气依然能达到900度+，回头依然可以再加热600度的水【这里假设水蒸气量不大，远远没有用完煤放出的热量】；但我直接加热600度的水后，虽然还剩余大量的热量，但让我回头加热900度的水？没办法，已经不行了。
这就是能量的贬值。
在能量总量充裕的前提下，“能级匹配”是一件非常重要的事情。
这里就要回答一下评论中的问题。
由于能级的不匹配，无论是火电还是核电，只要中间有水做过渡，能级不匹配的现象就非常严重。
如我最前面所说，现在顶尖的火电机组也就是把水从300+加热到600度，顶多再热蒸汽终温再高10度（再热热段610度是目前我已知的国内电厂的最高配置，主蒸汽似乎没谁敢再加10度），非常不匹配。
所以这个过程其实是电厂损失真正的大头，煤的供能能力在火电厂目前还没能得到充分发挥。
核电就更不用说了。
那么，能不能把能级的概念量化？能，许多理论都可以。
目前比较成熟的一套理论体系就是这个exergy分析理论。
（不行了我要粗门回头更啊亲别忘了点赞撒(￣▽￣)）
（坐火车上接着更(￣▽￣)）
对于exergy这个外来词，有些译者译作了“有用能”，这其实比yōng更加容易理解。
exergy是可以『全部』转化为其他种类能量的能量。
简单地说，一定量的工质中携带着一定量的能量，但其中只有一定比例的能量能转化为“高阶”能量，也就是我们所说的yōng/exergy。
我们以单位工质含㶲的多少作为衡量能量品质的指标，就是比㶲（当然，也有很多其他类似的指标）。
比如，电的比㶲是1 （单位：kWh/kWh 电能），机械能的也是1（单位：kJ/kJ 机械能）；燃料的比㶲根据种类的不同有不同的计算方法，也有不同的估算方法，很多学者持有的观点也有不同，譬如煤，有人用高位发热量估计，有人用低位发热量估计，有人用经验公式估计，然后还各有各的道理（学术圈嘛，高科技嘛，你们懂的）（单位kJ/kg燃料）；传热的㶲则用传热量乘以对应温限的卡诺循环效率来计算；等等等等。
比㶲越高，能量品质也就越高，当然贬值空间也就越大。
能量可以守恒，㶲则不。
随着能量的贬值，㶲总量是可能越来越少的。
传热过程的㶲损公式是这样的：
『exergy损=流入系统的总exergy - 流出系统的总exergy』
很容易理解吧，因此传热过程的㶲效率就是这个样子的：
『exergy效率=流出系统的总exergy / 流入系统的总exergy』
这就是一种比较典型的热力学第二定律效率：传热过程的㶲效率。
也是对发电系统应用广泛意义非凡的一种热二律效率。
exergy损跟什么有关呢？
（终于回到正题了，但我要下车啦(￣▽￣)回头更）
我天，我的手机能打出㶲字！
㶲损㶲损㶲损㶲损燃料㶲燃料㶲燃料㶲传热㶲传热㶲传热㶲㶲效率㶲效率㶲效率㶲效率好了开更
接下来的话题麻烦到不想写。
。
传热㶲损的决定性因素在于温差，理论上没有温差的传热才没有㶲损。
但我们也知道，没有温差也没的传热。
所以理论上最理想的传热应该是微元传热。
【插一句：如果换作第一定律角度看问题，关注点就是减少耗散。
从此看出一定律与二定律的视角全然不同，可以相互配合】但理论就是理论，微元这种东西太理想化了，不仅要分级，还要分无限级。
现在电厂能分到几级呢？
一级。
真就是一级。
因为烟气是单方向流动的，高温烟气不调整方向，水怎么鼓捣本质上都只能算一级（形式上不一定）。
所以我们看过热器是一级，再热器是一级，省煤器是一级，空预器还是一级。
近年新兴的研究方向，有增设低温省煤器的，有增设高温空预器的，和原有设备加起来终于勉强可以算两级布置了（的确可以算是）。
总之锅炉里更多地还是要受到烟气的限制，难以把换热分割得特别细致。
哪里例外呢？有两处。
一是水冷壁。
水冷壁面积超大，烟气温度变化与尾部烟道的规律完全不同，所以这里其实是可以细致一些的。
但这里的水温比较低，也就三百来度，跟火焰温度差异极大。
㶲损那是止不住的高啊。
二是回热加热器。
这里不是用烟气加热了，所以卯着劲分级。
几年前中国“三高四低一除氧”就已经是标配了，近年的新机组“四高四低一除氧”“三高五低一除氧”“四高五低一除氧”也出现了一些。
可以说电厂的回热系统是最能体现“能级匹配、分级利用”的思想的。
当然，级越分越细，意味着汽机系统越来越复杂，对汽机制造技术的要求越来越苛刻，也意味着生产成本、设计难度越来越高。
而且，回热意味着在汽机缸体上打洞，因此在没有技术***的前提下，这一部分是绝无可能向微元迈进的。
当然了，由于天时（理论方向清楚）地利（所处位置有利于能级匹配）人和（回热加热器的设计理念）的共同作用，跟炉膛、过热器的㶲损失相比，回热加热器的㶲损真是小菜一碟了。
这也算是第二定律指导下的节能成果之一吧。
完了。
上面这部分主要是为了解答热力学第二定律效率方面的问题。
先说到这。
发这么多东西主要是为了给知乎的童鞋们看看，电厂的门道绝不像一些同学鄙视的样子烧个锅炉什么的，更不是什么“瓦特时代”的东西，这都是国内外的科研工作者、电力工作者百年来不断努力积累下来的。
而我讲述的部分仅仅是我们学科中众多分支之一。
商业模式也许有垄断一说，但学术界和工程界是不存在什么“垄断”的。
百年来，电力科学从来没有坐享其成、驻足不前。
话说回来，如果瓦特时代的东西改巴改巴就足以稳定供给中国15亿人用电，那我们现代科技的出现真就没有任何意义了。