控制棒驱动机构(核反应堆是怎么来的)
资讯
2023-12-04
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1. 控制棒驱动机构,核反应堆是怎么来的?
从来源上来看,当然有天然核反应堆和人工核反应堆,先手把手教你制作人工反应堆,然后再科普下天然反应堆。
人工反应堆
人工反应堆比较复杂,首先需要以下材料:
下图所示:压力容器
一、压力容器
这是核反应的场所,就像化学反应中的反应釜。商用压水堆要求一回路承压25兆帕,如果做个小型的反应堆,为了安全起见至少也要10兆帕。
注:压力容器为核管制材料,在市场上没有许可证买不到。下图图释:燃料组件
二、核燃料
核反应的原料。将铀矿石开采出来通过分拣、提炼、富集,然后制成二氧化铀陶瓷芯块,将芯块装配在锆合金包壳内就是一根燃料棒,将若干燃料棒组合在一起就是一个燃料组件,以组件为单位装到压力容器内。
注:燃料组件不需要自己开矿提纯制造,在包头的中核北方核燃料元件有限公司以及宜宾核燃料元件厂都可以生产,有成品售卖,不过也是需要许可证购买的。
下图图释:铀矿石
三、控制棒
核反应的“刹车”。有效成分是碳化硼,反应堆启停、功率调节全需要它,主要任务就是将中子“吃掉”、“吃掉”,不留给核燃料组件,这样核反应就被迫终止下来了。在燃料组件中留有专门的孔用来插控制棒。
除了控制棒,硼酸也是调节核反应速率的必备物质,作用和控制棒类似。
注:控制棒组件目前国内没有生产,需要从国外进口,不过如果没有相关许可证海关不会放行,而硼酸可以在国内随意购买到。
四、控制棒驱动机构
如果反应堆运行起来,反应堆附件有很大辐射,需要控制保护驱动机构来完成控制棒的插拔工作,因此至少需要一个控制棒驱动机构及其控制软件。
注:这个编写个软件再加驱动结构就可以,国内应该很多工厂可以定制到的。
五、主泵和蒸发器
为了将核反应释放出的热量导出来,就需要主泵驱动一回路中的介质,源源不断地将热量导出到蒸发器内,蒸发器通过热交换将热量继续导出。
注:购买这两者核级设备也是需要进口的。
以上设备仅能制造一个简易反应堆,是很不安全的,真正想要建造一个安全的反应堆还需要很多必备的安全系统、辅助系统等,这样看来,建造一个反应堆是一个非常庞大的工程。
下面简要科普下天然反应堆
天然核反应堆
自然界中存在天然核反应堆已经被证实,贫化的铀矿石和地热都证明天然的核裂变是存在的。
这是因为一座天然的反应堆要求的条件非常容易满足,只需要做到以下两点即可:
一、有裂变材料,即至少地下存在铀矿石。巧妇难为无米之炊,没有裂变材料人工都无法制造反应堆,更别说自然界纯属靠蒙了。
二、慢化剂。裂变反应即所谓的链式裂变反应,想要维持“链式”必须满足这样的条件:上一代裂变释放出的中子要能够引起下一代裂变反应,但是裂变放出的中子能量太高,导致与靶核作用的概率低,不容易引起靶核裂变反应,因此需要慢化剂先将中子慢化,然后才能引力裂变反应。
天然的反应堆是极为简易的反应堆,只要满足以上两个基础条件就构成了一个天然反应堆,就具备了达临界运行可能性。
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下图为Snipaste,只能说界面真的很寒酸。
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3. 两相振捣棒与三相振捣棒的区别?
总的来说,两相振捣棒适用于较小规模的施工工程,而三相振捣棒则适用于更大、更复杂的施工工程。
1. 两相振捣棒:两相振捣棒通常由一个电动机驱动,其电源为单相交流电。它们通常具有较小的功率和振动力,适用于较小的工程或狭小的施工区域。两相振捣棒通常适用于小型的混凝土结构,例如柱子、墙壁、窄梁等。
2. 三相振捣棒:三相振捣棒则具有更高的功率和振动力,适用于大型的混凝土结构。它们通常由三相电动机驱动,需要连接到三相电源供给电力。三相振捣棒的振动力更强大,可以更有效地密实混凝土,并适用于大型地板、框架结构等工程。
4. 棒条式给料机传动方式?
回答如下:棒条式给料机的传动方式可以是电动传动、液压传动或气动传动。其中,电动传动是最常见的一种方式,通过电机带动传动系统实现给料机的正常运转。
液压传动则是利用液压油压力来带动棒条的上下运动,具有较高的灵活性和可靠性。
气动传动则是通过压缩空气来带动棒条上下运动,适用于一些特定环境下的工作。
5. 安知棒是啥?
安全棒是一种用于快速落棒安全停闭反应堆的装置。安全棒驱动机构是反应堆可靠运行和安全停堆的关键设备。中国先进研究堆(CARR)共设置了2根采用动水压式的安全棒驱动机构。中文名
安全棒
外文名
safety controlrod
落棒原理
依靠重力或其他外力
作用
安全停闭反应
应用
中国先进研究堆
6. 什么是核反应堆?
核反应堆,又称为原子能反应堆或反应堆,是能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料,使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说,反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆,但一般情况下仅指裂变堆。
曼哈顿计划期间,人类第一台核反应堆由著名美籍意大利物理学家恩利克·费米领导的小组于1942年12月在美国芝加哥大学建成,命名为芝加哥一号堆(Chicago Pile-1)。该反应堆是采用铀裂变链式反应,开启了人类原子能时代,芝加哥大学也因此成为人类“原子能诞生地”。
2018年11月5日,沙特阿拉伯首座用于科学研究的核反应堆项目动工开建。
7. 航母核动力到底是什么原理来驱动的?
梁老师说事为您回答这个问题。
一说核动力,很多人感觉这技术非常的高大上。这种感觉没错,世界上能掌握核动力的也就有数几家。
而航母算是一种稀罕装备,但还是有一部分国家会制造。
比如像日本这样的国家还能造一个出云级出来,说是驱逐舰,明眼人一眼就能看出来,这其实就是航母。
毕竟那全通甲板,那么直流,谁家驱逐舰上装这种全通甲板?
但要说给航母装上核动力的,这确实是少之又少。
在这其中美国算是拔得头筹的国家,独一家,十一艘航母,一水全是核动力。
再有就是法国的戴高乐号航母,也是一艘核动力航母。
怎么说呢?戴高乐号虽然是一艘核动力航母,但这航母的作战效能不见得比常规航母好到那里去。
所以一说航母,再加上核动力,这妥妥的高大上的装备。
但这种高大上的装备,还是离不开蒸汽轮机这种使用了上百年的古老装备。
这其实也是没有办法的事。
毕竟核能说到底,他就是原子和中子之间的各种姿势的碰撞,在这些碰撞中从而散发出了巨大的热能。
这种热能的出现,取个暖还行,但想直接做其他的事情就不行了,所以核反应堆所产生的热能是不能直接利用的,必须进行转化才行。
而蒸汽轮机正好是可以作为热能向机械能转化的装置。
至于转化出来的机械能,是直接传输到航母的螺旋桨上做动力,还是弄个发电机,让这股子机械能推动叶轮发电,这就是另外一回事了。
所以以目前的技术,核动力说到底是就是一套加热系统,使用方法和锅炉是差不多的。
区别仅仅是,锅炉用燃料加热,生成水蒸气,去推动蒸汽轮机。
而核动力是原子撞击产生热量,然后生成水蒸气,去推动蒸汽轮机的。
所以别看常规航母和核动力航母是不一样的,但他们推动航母前进的装置全部都一样,都是——蒸汽轮机。
比如美军使用的尼米兹级航母,他的动力装置就是两套西屋电气公司出产的A—4W反应堆。
这种反应堆,一个反应堆就可以对外输出十三万马力的功率。两个反应堆,共计二十六万马力的功率,就需要通过四套蒸汽轮机对外输出能量的。
接下来就说说核动力是如何使用的。话说核能有两种,一种叫核裂变,一种叫核聚变。
核裂变顾名思义就是原子核被撞击裂开了,变成了其他的原子核的一个过程。
那么这种核裂变如果不加以控制,让其任意的发展小区,最终出来的就是原子弹。
如果核裂变被控制住,在安全范围内为人类造福,这就是核反应堆。
至于核聚变,其实就是多个原子核聚拢到一块变成另外一个原子核的过程,在这个过程中同样会产生热量,而且这种热量比核裂变还要大。
大多少呢?大四倍。
这里面还有一个很重要的一点,核裂变的材料在自然界中很少,而核聚变却有很多,毕竟最基本的氢元素就可以作为核聚变的材料。
而核聚变不加以控制,结果就是氢弹。
那么核聚变加以控制的话,就是我们看到的太阳,这同样是目前为止,唯一一个可以安全使用的核聚变。
所以非常的可惜,目前人类并没有掌握如何控制核聚变的技术。
一旦这个技术被掌握了,那么人类可以说就有了取之不尽的能量了。
说道这里,其实就已经明白了,目前的核反应堆其实就是一种可以控制的核裂变技术。
目前能够作为核裂变的原料有铀235和钚。
而通常情况下,核反应堆里的原料是铀235。
那么这个核裂变的过程怎么去做呢?
首先找到一颗合适的中子,用中子去撞击铀235的原子核。
在这个撞击的过程中,铀235的原子核就被撕裂了,然后就变成了两个原子核,分别是溴85核和镧148核。
那么在这个过程中,不仅铀235的原子核被撕裂成两个完全不同的原子核之外,同一时间他还会释放出两到三个中子。
而这两到三个中子,就会以极高的速度从裂开的铀235飞出,然后去撞击另外的铀235原子核。
这么算下来,这种裂变就会以几何倍增的方式延续下去。
如果不加以控制,这种裂变,就会像手榴弹一样,发生剧烈的爆炸,原子弹就出现了。
说道这里问题就来了,铀235原子核裂变为什么会产生能量呢?这就要说道爱因斯坦所提出的质能方程。
在质能方程中,能量和质量以及光速的平方成正比。
那么光速是不变的算是一个常数,所以能量和质量有着能大的关系。
什么关系呢?当一个物体的质量减少了,他必然会释放出能量。
这个能量有多大呢?
怎么说呢?光速本身就是一个巨大的数字,大概是三亿米每秒,也就是说光速的平方将会是一个更加庞大的数字。
所以哪怕缺损那么一丢丢的质量,这个物体必然会产生出超乎想象的能量。
那么在铀235原子核裂变成为两个原子核的时候,有质量损失吗?
当然有了,而这些损失的质量,让每一颗中子撞击铀235原子核就会产生大约二百兆电子伏的能量。
这仅仅是一个铀235原子核而已,可以想象得到一大片铀235原子核被大量中子集中之后,所产生的能量有多少了。
说一组数据就明白了。
比如一公斤的铀235,他所释放出来的能量,和燃烧两千五百吨的优质煤,所产生的能量是一样的。
所以可以说核动力航母几乎就实现了无限续航的能力。
比如说尼米兹级的航母,一个反应堆添加一次燃料,就可以使用十年之久,十年之后大修再重新添加核燃料。
而如今新出来的福特级航母,使用了新一代的反应堆,这款反应堆的使用寿命更长,长达五十年之久。
而一艘航母,怎么用也不可能用五十年的,所以新型的核反应堆在理论上其实已经实现了无限续航能力。
好了接着说。那么铀235原子核这个裂变的过程,被叫做链式反应。
文章之前就提到过了,铀235原子核的裂变如果不加以控制的话,就会变成原子弹。
如果反应堆处于一种在安全范围内,又要如何提取核能呢?这套装置如何运作?
这就要说道如何让这种核裂变变的可控的方法了。
其实方法很简单,既然铀235原子核的裂变需要中子,只要控制住中子在链式反应中的数量,那么就会很好地控制住链式反应。
这个时候,就需要一种可以吸收中子的材料了,这些材料有很多,比如硼,碳化硼,镉等等都可以。
将这些材料制作成一个个的棒状物体,当需要过多地吸收中子,只要插入更多的这种棒状吸收中子的材料就可以了。
而核裂变的速度慢下来,只要取出这些材料就可以了。
现在反应堆的裂变反应了解了,接下来就说说这些裂变反应之后如何取出这些能量,如何利用这些能量?
裂变反应出现的能力如何利用。文章之前提到过,反应堆其实是依靠蒸汽轮机来实现能量输出的,整个过程和用锅炉烧水产生水蒸气也差不多。
要记住这个差不多其实还是有一定的区别。
锅炉是用燃料直接烧水,从而产生蒸汽的。
反应堆不是这样的。
首先反应堆在反应的过程中,会产生大量的热,那么这些热量怎么才能取出来呢?
自然界当中,就没有比水的比热容更大的物质了,所以想要取出这些热量就得依靠水了。
在这里必须注意,想要取这些热量,普通的水是不行,毕竟普通水里有各种杂质,甚至是微生物在里边。
时间久了会产生沉淀,这对反应堆来说可是个大麻烦。
所以目前反应堆中使用的水都是纯净水,当然在反应堆中的专业术语是被叫做冷却剂的。
这些冷却剂不仅取走了铀235所释放出来的热量,还将整套装置进行了降温。
当冷却剂将热量取出来之后,就会被一个叫做冷却泵的装置给吸走,直接推到蒸汽发生装置中。
这套蒸汽发生装置,简单地说是可以看成是一个装满冷水的管道,所以当带着热量的冷却剂进入到蒸汽发生装置,就会对里面的而冷水进行加热。
这种热量是很高的,会直接将冷水加热到变成水蒸气的状态。
水蒸气膨胀就要对外做功,这个时候再给水蒸气的出口制作一个狭小的喷嘴,
那么这股膨胀出来的水蒸气,经过这个狭小的喷嘴之后,就又被加压加速了,能量会变得更加的高。
然后这股从喷嘴喷出的水蒸气就会直接吹到蒸汽轮机的叶片上,从而推动叶片转动。
最终带动蒸汽轮机的主轴转动,这个力量就会传导给航母尾部的螺旋桨,螺旋桨开始转动,航母就启动了。
说道这里,问题就来了。
话说航母不可能一直保持一种速度不变,巡航的时候有巡航速度,实战的时候,最起码也要保持三十节的速度。
这两个速度是完全不一样的,那么在使用核动力的情况下,如何改变航母的速度呢?
这件事,就要和文章上边的知识挂钩了。
可以到着推,航母的速度取决于螺旋桨的转动速度,转动得快,航母的速度就快,转动的慢航母的速度就慢。
而螺旋桨的动力是来自于主轴的,主轴的转动慢了,螺旋桨的转动自然就慢了下来。
主轴想要慢下来,只要叶轮慢下来就行。
叶轮想要慢下来,蒸汽喷出的速度就得慢下来。
想要蒸汽喷得慢一点,冷却剂的热量就得少点。
而想要让热量变少,那么就只能往反应堆中插入更多地吸取中子的材料,让裂变反应的慢一点。
说到这里,很多人会想到另外一个问题。
那么如果核动力航母受到了攻击,或者是出现了故障,这个时候反应堆会怎样?会不会变成一个原子弹呢?
这个问题其实建造航母的军工已经想到了,方法就一个,就是停堆。
反应堆一旦停堆,就不再发生裂变反应了。
如果事情来的非常的突然,立马停堆做不到呢?
这个可以理解,毕竟军事上的事情,很能说的,小概率的事情也要考虑进去。
这个时候就需要排放大量的高温蒸汽,拖延反应堆出现故障带来的安全隐患。
在这种保护下,延长时间,再进行停堆。
如果遇到了停堆,那么航母是不是彻底的瘫痪了呢?
这个问题问的好。
其实核动力航母并不是说完全的摆脱了常规动力,在核动力航母上还是安装着一套常规动力系统。
这套常规动力系统使用的柴油机,比如尼米兹航母有四个螺旋桨,在每要给螺旋桨上,都会搭配一个八千瓦的柴油机。
一旦核反应堆停堆了,这四台柴油机就会被启动。
当然了,靠这四台柴油机推着航母继续作战,其实是不现实了,只能做到,将航母推回去的程度。
最后还有一个很多人的一个疑问。
核动力航母不可能一直在大海上飘着,毕竟机械不累,人也累,总有靠岸的时候。
那么航母一旦靠岸,反应堆是不会停堆,毕竟要是遇到了紧急情况,想要停堆的反应堆恢复工作需要很长的时间。
所以航母靠岸之后,反应堆其实依然在工作。
问题来了,哪怕是以最小的工作状态进行工作,必然会产生多余的能量。
要知道核能的能量是巨大的。
这些多余的能量怎么处理呢?
其实答案很简单,把这些多余的能量用掉就可以。
完全可以从航母上接出一根电缆和陆地上的电池什么的进行连接,将这些能量制作成电,传输过去就可以了。
那么今天就到这了,喜欢的话,点个赞,再加个关注,方便以后常来坐坐。
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二、核燃料
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三、控制棒
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3. 两相振捣棒与三相振捣棒的区别?
总的来说,两相振捣棒适用于较小规模的施工工程,而三相振捣棒则适用于更大、更复杂的施工工程。
1. 两相振捣棒:两相振捣棒通常由一个电动机驱动,其电源为单相交流电。它们通常具有较小的功率和振动力,适用于较小的工程或狭小的施工区域。两相振捣棒通常适用于小型的混凝土结构,例如柱子、墙壁、窄梁等。
2. 三相振捣棒:三相振捣棒则具有更高的功率和振动力,适用于大型的混凝土结构。它们通常由三相电动机驱动,需要连接到三相电源供给电力。三相振捣棒的振动力更强大,可以更有效地密实混凝土,并适用于大型地板、框架结构等工程。
4. 棒条式给料机传动方式?
回答如下:棒条式给料机的传动方式可以是电动传动、液压传动或气动传动。其中,电动传动是最常见的一种方式,通过电机带动传动系统实现给料机的正常运转。
液压传动则是利用液压油压力来带动棒条的上下运动,具有较高的灵活性和可靠性。
气动传动则是通过压缩空气来带动棒条上下运动,适用于一些特定环境下的工作。
5. 安知棒是啥?
安全棒是一种用于快速落棒安全停闭反应堆的装置。安全棒驱动机构是反应堆可靠运行和安全停堆的关键设备。中国先进研究堆(CARR)共设置了2根采用动水压式的安全棒驱动机构。中文名
安全棒
外文名
safety controlrod
落棒原理
依靠重力或其他外力
作用
安全停闭反应
应用
中国先进研究堆
6. 什么是核反应堆?
核反应堆,又称为原子能反应堆或反应堆,是能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料,使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说,反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆,但一般情况下仅指裂变堆。
曼哈顿计划期间,人类第一台核反应堆由著名美籍意大利物理学家恩利克·费米领导的小组于1942年12月在美国芝加哥大学建成,命名为芝加哥一号堆(Chicago Pile-1)。该反应堆是采用铀裂变链式反应,开启了人类原子能时代,芝加哥大学也因此成为人类“原子能诞生地”。
2018年11月5日,沙特阿拉伯首座用于科学研究的核反应堆项目动工开建。
7. 航母核动力到底是什么原理来驱动的?
梁老师说事为您回答这个问题。
一说核动力,很多人感觉这技术非常的高大上。这种感觉没错,世界上能掌握核动力的也就有数几家。
而航母算是一种稀罕装备,但还是有一部分国家会制造。
比如像日本这样的国家还能造一个出云级出来,说是驱逐舰,明眼人一眼就能看出来,这其实就是航母。
毕竟那全通甲板,那么直流,谁家驱逐舰上装这种全通甲板?
但要说给航母装上核动力的,这确实是少之又少。
在这其中美国算是拔得头筹的国家,独一家,十一艘航母,一水全是核动力。
再有就是法国的戴高乐号航母,也是一艘核动力航母。
怎么说呢?戴高乐号虽然是一艘核动力航母,但这航母的作战效能不见得比常规航母好到那里去。
所以一说航母,再加上核动力,这妥妥的高大上的装备。
但这种高大上的装备,还是离不开蒸汽轮机这种使用了上百年的古老装备。
这其实也是没有办法的事。
毕竟核能说到底,他就是原子和中子之间的各种姿势的碰撞,在这些碰撞中从而散发出了巨大的热能。
这种热能的出现,取个暖还行,但想直接做其他的事情就不行了,所以核反应堆所产生的热能是不能直接利用的,必须进行转化才行。
而蒸汽轮机正好是可以作为热能向机械能转化的装置。
至于转化出来的机械能,是直接传输到航母的螺旋桨上做动力,还是弄个发电机,让这股子机械能推动叶轮发电,这就是另外一回事了。
所以以目前的技术,核动力说到底是就是一套加热系统,使用方法和锅炉是差不多的。
区别仅仅是,锅炉用燃料加热,生成水蒸气,去推动蒸汽轮机。
而核动力是原子撞击产生热量,然后生成水蒸气,去推动蒸汽轮机的。
所以别看常规航母和核动力航母是不一样的,但他们推动航母前进的装置全部都一样,都是——蒸汽轮机。
比如美军使用的尼米兹级航母,他的动力装置就是两套西屋电气公司出产的A—4W反应堆。
这种反应堆,一个反应堆就可以对外输出十三万马力的功率。两个反应堆,共计二十六万马力的功率,就需要通过四套蒸汽轮机对外输出能量的。
接下来就说说核动力是如何使用的。话说核能有两种,一种叫核裂变,一种叫核聚变。
核裂变顾名思义就是原子核被撞击裂开了,变成了其他的原子核的一个过程。
那么这种核裂变如果不加以控制,让其任意的发展小区,最终出来的就是原子弹。
如果核裂变被控制住,在安全范围内为人类造福,这就是核反应堆。
至于核聚变,其实就是多个原子核聚拢到一块变成另外一个原子核的过程,在这个过程中同样会产生热量,而且这种热量比核裂变还要大。
大多少呢?大四倍。
这里面还有一个很重要的一点,核裂变的材料在自然界中很少,而核聚变却有很多,毕竟最基本的氢元素就可以作为核聚变的材料。
而核聚变不加以控制,结果就是氢弹。
那么核聚变加以控制的话,就是我们看到的太阳,这同样是目前为止,唯一一个可以安全使用的核聚变。
所以非常的可惜,目前人类并没有掌握如何控制核聚变的技术。
一旦这个技术被掌握了,那么人类可以说就有了取之不尽的能量了。
说道这里,其实就已经明白了,目前的核反应堆其实就是一种可以控制的核裂变技术。
目前能够作为核裂变的原料有铀235和钚。
而通常情况下,核反应堆里的原料是铀235。
那么这个核裂变的过程怎么去做呢?
首先找到一颗合适的中子,用中子去撞击铀235的原子核。
在这个撞击的过程中,铀235的原子核就被撕裂了,然后就变成了两个原子核,分别是溴85核和镧148核。
那么在这个过程中,不仅铀235的原子核被撕裂成两个完全不同的原子核之外,同一时间他还会释放出两到三个中子。
而这两到三个中子,就会以极高的速度从裂开的铀235飞出,然后去撞击另外的铀235原子核。
这么算下来,这种裂变就会以几何倍增的方式延续下去。
如果不加以控制,这种裂变,就会像手榴弹一样,发生剧烈的爆炸,原子弹就出现了。
说道这里问题就来了,铀235原子核裂变为什么会产生能量呢?这就要说道爱因斯坦所提出的质能方程。
在质能方程中,能量和质量以及光速的平方成正比。
那么光速是不变的算是一个常数,所以能量和质量有着能大的关系。
什么关系呢?当一个物体的质量减少了,他必然会释放出能量。
这个能量有多大呢?
怎么说呢?光速本身就是一个巨大的数字,大概是三亿米每秒,也就是说光速的平方将会是一个更加庞大的数字。
所以哪怕缺损那么一丢丢的质量,这个物体必然会产生出超乎想象的能量。
那么在铀235原子核裂变成为两个原子核的时候,有质量损失吗?
当然有了,而这些损失的质量,让每一颗中子撞击铀235原子核就会产生大约二百兆电子伏的能量。
这仅仅是一个铀235原子核而已,可以想象得到一大片铀235原子核被大量中子集中之后,所产生的能量有多少了。
说一组数据就明白了。
比如一公斤的铀235,他所释放出来的能量,和燃烧两千五百吨的优质煤,所产生的能量是一样的。
所以可以说核动力航母几乎就实现了无限续航的能力。
比如说尼米兹级的航母,一个反应堆添加一次燃料,就可以使用十年之久,十年之后大修再重新添加核燃料。
而如今新出来的福特级航母,使用了新一代的反应堆,这款反应堆的使用寿命更长,长达五十年之久。
而一艘航母,怎么用也不可能用五十年的,所以新型的核反应堆在理论上其实已经实现了无限续航能力。
好了接着说。那么铀235原子核这个裂变的过程,被叫做链式反应。
文章之前就提到过了,铀235原子核的裂变如果不加以控制的话,就会变成原子弹。
如果反应堆处于一种在安全范围内,又要如何提取核能呢?这套装置如何运作?
这就要说道如何让这种核裂变变的可控的方法了。
其实方法很简单,既然铀235原子核的裂变需要中子,只要控制住中子在链式反应中的数量,那么就会很好地控制住链式反应。
这个时候,就需要一种可以吸收中子的材料了,这些材料有很多,比如硼,碳化硼,镉等等都可以。
将这些材料制作成一个个的棒状物体,当需要过多地吸收中子,只要插入更多的这种棒状吸收中子的材料就可以了。
而核裂变的速度慢下来,只要取出这些材料就可以了。
现在反应堆的裂变反应了解了,接下来就说说这些裂变反应之后如何取出这些能量,如何利用这些能量?
裂变反应出现的能力如何利用。文章之前提到过,反应堆其实是依靠蒸汽轮机来实现能量输出的,整个过程和用锅炉烧水产生水蒸气也差不多。
要记住这个差不多其实还是有一定的区别。
锅炉是用燃料直接烧水,从而产生蒸汽的。
反应堆不是这样的。
首先反应堆在反应的过程中,会产生大量的热,那么这些热量怎么才能取出来呢?
自然界当中,就没有比水的比热容更大的物质了,所以想要取出这些热量就得依靠水了。
在这里必须注意,想要取这些热量,普通的水是不行,毕竟普通水里有各种杂质,甚至是微生物在里边。
时间久了会产生沉淀,这对反应堆来说可是个大麻烦。
所以目前反应堆中使用的水都是纯净水,当然在反应堆中的专业术语是被叫做冷却剂的。
这些冷却剂不仅取走了铀235所释放出来的热量,还将整套装置进行了降温。
当冷却剂将热量取出来之后,就会被一个叫做冷却泵的装置给吸走,直接推到蒸汽发生装置中。
这套蒸汽发生装置,简单地说是可以看成是一个装满冷水的管道,所以当带着热量的冷却剂进入到蒸汽发生装置,就会对里面的而冷水进行加热。
这种热量是很高的,会直接将冷水加热到变成水蒸气的状态。
水蒸气膨胀就要对外做功,这个时候再给水蒸气的出口制作一个狭小的喷嘴,
那么这股膨胀出来的水蒸气,经过这个狭小的喷嘴之后,就又被加压加速了,能量会变得更加的高。
然后这股从喷嘴喷出的水蒸气就会直接吹到蒸汽轮机的叶片上,从而推动叶片转动。
最终带动蒸汽轮机的主轴转动,这个力量就会传导给航母尾部的螺旋桨,螺旋桨开始转动,航母就启动了。
说道这里,问题就来了。
话说航母不可能一直保持一种速度不变,巡航的时候有巡航速度,实战的时候,最起码也要保持三十节的速度。
这两个速度是完全不一样的,那么在使用核动力的情况下,如何改变航母的速度呢?
这件事,就要和文章上边的知识挂钩了。
可以到着推,航母的速度取决于螺旋桨的转动速度,转动得快,航母的速度就快,转动的慢航母的速度就慢。
而螺旋桨的动力是来自于主轴的,主轴的转动慢了,螺旋桨的转动自然就慢了下来。
主轴想要慢下来,只要叶轮慢下来就行。
叶轮想要慢下来,蒸汽喷出的速度就得慢下来。
想要蒸汽喷得慢一点,冷却剂的热量就得少点。
而想要让热量变少,那么就只能往反应堆中插入更多地吸取中子的材料,让裂变反应的慢一点。
说到这里,很多人会想到另外一个问题。
那么如果核动力航母受到了攻击,或者是出现了故障,这个时候反应堆会怎样?会不会变成一个原子弹呢?
这个问题其实建造航母的军工已经想到了,方法就一个,就是停堆。
反应堆一旦停堆,就不再发生裂变反应了。
如果事情来的非常的突然,立马停堆做不到呢?
这个可以理解,毕竟军事上的事情,很能说的,小概率的事情也要考虑进去。
这个时候就需要排放大量的高温蒸汽,拖延反应堆出现故障带来的安全隐患。
在这种保护下,延长时间,再进行停堆。
如果遇到了停堆,那么航母是不是彻底的瘫痪了呢?
这个问题问的好。
其实核动力航母并不是说完全的摆脱了常规动力,在核动力航母上还是安装着一套常规动力系统。
这套常规动力系统使用的柴油机,比如尼米兹航母有四个螺旋桨,在每要给螺旋桨上,都会搭配一个八千瓦的柴油机。
一旦核反应堆停堆了,这四台柴油机就会被启动。
当然了,靠这四台柴油机推着航母继续作战,其实是不现实了,只能做到,将航母推回去的程度。
最后还有一个很多人的一个疑问。
核动力航母不可能一直在大海上飘着,毕竟机械不累,人也累,总有靠岸的时候。
那么航母一旦靠岸,反应堆是不会停堆,毕竟要是遇到了紧急情况,想要停堆的反应堆恢复工作需要很长的时间。
所以航母靠岸之后,反应堆其实依然在工作。
问题来了,哪怕是以最小的工作状态进行工作,必然会产生多余的能量。
要知道核能的能量是巨大的。
这些多余的能量怎么处理呢?
其实答案很简单,把这些多余的能量用掉就可以。
完全可以从航母上接出一根电缆和陆地上的电池什么的进行连接,将这些能量制作成电,传输过去就可以了。
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