跟着中船重工提到研发国产核动力航母,急忙在军迷中掀起了议论核动力的高潮。但对航母和潜艇核动力的一些基础学问,似懂非懂乃至彻底不熟悉的占了很大一部份,很有须要对一些学问性的学识,施行浅显化阐述:
1,舰船的核动力,不论是水面的核动力航母、核动力巡洋舰、核动力破冰船,依旧水下的核潜艇,往时和如今,都是选取反响堆——高压蒸汽轮回系统——汽轮机——发机电或变速齿轮系统——大轴——螺旋桨来达成促成。
高压蒸汽冷却轮回体制是如今一切舰船核反响堆的能量输出方法。因而一切的核舰船,不论水上依旧水下,都是采纳压水堆。所谓的压水,便是高压轻水,也便是高压通常干清水。水的比热很高,能够吸取和释放洪量热能。通常水在常温一个大气压下,摄氏度就沸腾了,但在个大气压下,水加热到多摄氏度都不会沸腾!高压水能够从反响堆内轮回输出洪量的能量!一旦减压,就会变为能量极大的蒸汽,来鞭策汽轮机回旋做功也许发电。
当前海洋上实验胜利的所谓“高温气冷堆”或其余先进堆型,都还无奈上舰。因而网上说甚么清华大学早就冲破了气冷堆,能够直接上舰,寰宇跨越之类,都是没学问的乱讲。压水堆依然是一切国度核动力船舶的独一抉择。
相同是形成高压蒸汽,航母核动力系统正常形成“过热蒸汽”,而核潜艇上正常是“饱和蒸汽”,前者的热能调动效率更高,此后者热效率更低,但做战体积更小,这是核潜艇内部空间束缚所务必。
2,如今的核动力航母,经历蒸汽轮机形成死板能,再经历齿轮箱放慢后,启发大轴回旋促成;旧式的核潜艇高速行进时,也是这么处事的;核潜艇在低速静音状况,能够切换成电池组的电力启动机电启发大轴处事,如许噪音较低。此后所谓的“全电促成”,便是航母和核潜艇,都采纳全程汽轮机只用来发电,发出的电随时对电池组充电,或直接经历电缆启动电动机晃动行进轴也许泵推轴,不再有变速齿轮系统,输出死板做功,乃至大轴也可不要了。如许能量调动效率更高,噪音更小。全电促成,新一代核潜艇比水面舰艇,更早的达成。
3,务必精确舰船反响堆的总热功率和轴功率两者的差别,不然会闹笑话。
所谓的热总功率,就舰船反响堆能通太高压蒸汽对外输出的总功率值;而轴功率,是指反响堆输出的蒸汽热能,经历机电系统,能调动成促成轴系,加载到促成螺旋桨上的最大适用工率值。两者的数值不同是很大的,正常轴功率只可抵达热功率的十几个百分点就不错了。
比如,美国俄亥俄级核潜艇的反响堆是S8G、海狼级是S6W,这两种堆的热功率都是兆瓦,也便是25万千瓦,但他们的最大轴输出马力,惟有6万轴马力。
11万吨的福特级核动力航母用两台A1B新式反响堆,调动出的最大轴输出功率惟有不到30万马力!而小鹰级的轴输出马力惟有28万马力,辽宁舰的轴功率也在25万马力以上,乍看还不如海狼级的一台S6W反响堆的25万千瓦的热功率大。但福特级两台A1B的理论热功率总值是超出65万千瓦的!因而,用核潜艇的动力包,强行鞭策核动力航母远远不敷用。
从热功率到轴马力的调动率越高,阐述一国的机电彻底程度越高。往时美国在这方面的程度超过苏俄和中英法,但华夏新一代核潜艇的能量调动率曾经超过了美国的最新程度。
4,舰船核动力包相关于海洋核电站,最大的特征便是整体积大大紧缩,核潜艇的反响堆尤为膀大腰圆,但雷同体积的能量密度却比海洋核电站大的多,所用的核燃料的丰采也高的多!一个百万千瓦级的海洋反响堆,核燃料棒总重在一两百吨,核燃料棒铀的浓度惟有3%到10%。尼米兹级或福特级,每台反响堆的热功率在30万千瓦以上,装入的核燃料总量不超出4吨。而俄亥俄级的S8W反响堆,装入的铀的总重惟有千克!
俄亥俄级的单台S8G压水堆安装,采纳美水师准则压水堆安装热线图,一台反响堆,两个动力轮回分系统,每个分系统中包括一、二回路支回路,共用放慢齿轮箱,单轴,促成一部七叶大侧斜螺旋桨。
一回路系统S8G果然轮回压水堆,热功率MW,堆芯直径1.6m,高度1.7m,燃料元件约60盒。采纳板状元件,铀锆合金燃料,铀富集度为40%,包壳材料为锆-4合金,铀燃料初始承载量约为kg。堆芯功率密度为80MW/m3。反响堆采纳铪遏制棒,用于遏制后备反响性,使堆芯具备长命命。一回路系统压力为16MPa,冷却剂加入反响堆进口温度℃,出口℃,冷却剂流量约t/h,主轮回泵功率kW。
由上看来,硕大的俄亥俄计谋核潜艇,他的反响堆重点部份,可是一个不到一人高的“金属罐”云尔,其余核潜艇的反响堆也差未几这么大!这类反响堆用的都是“铀锆合金燃料板”,经历特别工艺让高浓度铀浸透到金属锆合金中去,做为反响堆焚烧材料。而不是民用核电站那种二氧化铀陶瓷块。能量密度成百倍的提升。
5,从尼米兹级核动力航母和海狼级核潜艇之后批次,美国水师越来越强挪用兵器级铀做为舰船反响堆的燃料!寻觅越来越长的换料周期,提横跨动效率。核动力航母和核潜艇换料都要“开膛破肚”,航母一次换料就须要三年;而核潜艇一旦换料,就务必毁坏耐压壳,会让核潜艇的平安系数大大低沉,因而到了最新的弗吉尼亚级核潜艇,美国人曾经抵达了核燃料——反响堆壳体——艇体的寿命都是35年,潜艇全寿命期内都不必换料了。
而尼米兹级航母的船体寿命是50年,利用20多年后,依然务必换一次料,把反响堆和燃料板一同换掉。如今传闻福特级的反响堆能够直接利用五十年,终生都不必换料?这因此谣传讹!理论上福特级到年也是务必换料的,美国水师的内部文献说的很明晰。
纵然兵器级铀制成的燃料板不必换,反响堆自己也很难有超出40年的平安寿命。弗吉尼亚级能做到30多年全不换,曾经是逆天的高技艺了。
6,俄国和其余大国的核潜艇和其余核动力船舶,所用的核燃料的丰采,基础都没有抵达兵器级铀燃料的浓度,依然广大采纳20%到40%的核燃料,这个中起源繁杂:用兵器级铀能量密度高,寿命长,但提炼到如许高的浓度,铀浓缩经历中耗损的电力也是惊人的。美国人用的起,是由于美国人有钱。希奇是近来这些年,洪量的美国核弹头到了从军寿命被拆解,能够直接掏出内部的超高浓缩铀用来临盆燃料板。
那末俄罗斯有更多的核弹头相同拆解了,俄罗斯人何故不直接用呢?很简洁,俄罗斯如今没钱,他拆出来的核武铀块,竟然99%出口美国用来换外汇了!
那末某国用不必呢?某国过去临盆的核武的寿命,广大是美俄的2倍还多!到如今大部份核武还在连续战备值班中,平昔临盆的数目就媲美俄少,纵然有小批的拆了,又用来临盆新弹头了。因而某方如今不是没钱,而是没有太多残剩的兵器级铀能够损失损失。不过新一代舰船核反响堆也或许会慢慢用到超高浓缩铀,抵达几十年不换料的寰宇先进程度。
7,核动力航母和核潜艇堆芯都用兵器级铀燃料,能否即是每天扛着个超大原枪弹随处跑?会不会俄然像原枪弹相同爆炸?
这类危险的几率能够近乎零。原枪弹的重点是两个近乎纯铀构成的金属半球也许金属环,引爆前还要用高能火药极端紧缩体积,才具超临界爆炸。舰船核反响堆尽管表面上用的是兵器级铀,但理论向前方曾经讲过,这些高浓度铀金属,曾经经历特别工艺浸透进了锆合金中,制成像饼干相同的一片片燃料板,体积密度曾经大大分开,并且反响堆中尚有洪量的冷却剂和放慢金属,呈现超临界状况险些没有或许,更不会呈现快中子刹时聚集链式反响,就没有核爆炸的危险。
瀚海狼山首创