沸水反应堆原理（高大上的核动力装置，只是换了一个方式在烧开水？）

一提到核动力，大家的第一印象总是和“先进”、“高大上”等词联系在一起，事实也确实如此，核动力潜艇，核动力航母，每一个都是高大上的代名词；而每当提到“蒸汽轮机动力装置”第一个想到的就是要”烧锅炉“，总给人一种落后的感觉。但是我要说，或许你眼中高大上的“核动力装置”，只是换了一个方式”烧锅炉“？

核动力航母

对！你没听错，”核动力装置”或许只是换了一个方式”烧锅炉“。要说我说的对不对，还要从”核动力装置”的原理讲起。

核动力潜艇

我们都知道，核动力装置的基础原理就是通过原子核裂变反应所产生的巨大热能，通过工质（蒸汽或燃气）推动蒸汽轮机或燃气轮机工作的装置。最常用的就是以铀 235为主的核燃料在反应堆内进行裂变并放出大量热能。

铀 235的裂变反应

现有的核动力舰船，几乎全部采用“压力水型反应堆”，所以我等下就主讲一下“压力水型反应堆”。

压力水型反应堆原理图

它的工作原理就是：

第一回路中，主泵将高压冷却剂（压水堆以加压的未发生沸腾的轻水(即普通水)作为反应堆的慢化剂和冷却剂）送入反应堆，一般冷却剂保持在120～160个大气压（现在的压力可达147~196个大气压）。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器中数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽，然后再通过主泵将高压冷却剂送回反应堆。这样就形成了一个具有放射性的密闭的循环回路。

第二回路中，从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮机做工。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。

第三回路中，冷凝器中用循环泵抽来的舷外水作冷却剂，冷却后又排回到舷外。这也是为什么核电站都要建在有水的地方的原因。

核电站都建在有水的地方

分为多个回路后，这样做的好处就是，容易屏蔽反应堆的核辐射，这样二回路的蒸汽不带辐射，这样在检修和维护“汽轮机”等重要设备时就方便多了。不过缺点也有，经过多次能量交换，效率损失不少。

汽轮机

通过上面的原理我们可以看出，核裂变发出的热量是无法直接驱动机械的，只能通过产生蒸汽来驱动汽轮机转化为机械能。这和“蒸汽轮机动力装置”的原理是一样的，唯一的区别就是“烧锅炉”的方式不同罢了。“蒸汽轮机动力装置”是通过重油或者渣油来烧“锅炉”；而“核动力装置”是通过“核燃料”来烧“锅炉”。

俄罗斯航母的锅炉

如果大家觉得“压水堆”复杂不好理解，我们可以用更加简单的“沸水堆”来讲解。下图是核电站的“沸水堆”原理图。它省去了“压水堆”的一二回路，直接通过核裂变产生的热能使冷却水气化，推动汽轮做工。

当然我说核动力装置只是换了一个方式烧锅炉，只是想通过这种方法让大家更容易了解核动力装置的基本原理，并不是有意去”踩低“核动力。实际核动力装置是非常复杂的，估计一个知识点，就够专家们研究一辈子的了。