网站首页 说明书大全 范文大全 知识大全 实用查询
首页 > 知识大全 >

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。

相关文章