原來核反應(yīng)堆是這樣工作的,不怪能一直運(yùn)行30年!

由于核反應(yīng)堆的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)潛艇,使得核潛艇的噸位可以很大,航速也可以很高。 例如,美國的"洛杉磯"級攻擊型核潛艇,反應(yīng)堆功率2.6萬千瓦,航速32節(jié)。核潛艇一次裝料雖然數(shù)量不多,但可供核潛艇使用數(shù)年甚至20余年,而且不需要氧氣。
因此,核潛艇的續(xù)航時間和距離幾乎不受限制,核反應(yīng)堆發(fā)出的電能源源不斷,可以為艇上武器使用和人員生活提供充足的電能。 比如,潛艇上無線電發(fā)射、聲納發(fā)射和水聲通話系統(tǒng)所需的電力主要就是靠核反應(yīng)堆提供的。
再說"庫爾斯克"號中的人員,之所以在失事后僅發(fā)出一次救援信號就和外界失去了聯(lián)系,其中的原因之一就是其核反應(yīng)堆已經(jīng)關(guān)閉,沒有電力了。
核潛艇上提供氧氣的主要設(shè)備是制氧機(jī)。 如果核反應(yīng)堆停止運(yùn)轉(zhuǎn),制氧機(jī)就會由于沒有電力而失去作用。
另外,潛艇上使用的淡水也是從海水中提取的,也必須靠核反應(yīng)堆提供電力。還有潛艇上的空調(diào)、照明等用電,更是一刻也離不開核反應(yīng)堆提供的電力。
按照核反應(yīng)方式的不同,可以將核反應(yīng)堆分為核聚變反應(yīng)堆和核裂變反應(yīng)堆兩大類。
核聚變反應(yīng)堆是利用輕核之間發(fā)生聚變反應(yīng)的核反應(yīng)堆。核裂變反應(yīng)堆是利用重核裂變反應(yīng)釋放能量的反應(yīng)堆。核裂變反應(yīng)堆按照不同的核裝料和核裝料所處的狀態(tài)可以分為不同的類型。目前,世界各國核潛艇上的核反應(yīng)堆主要是壓水堆。
正在研究的堆型有氣冷堆、快中子堆、熔鹽堆等。所謂壓水堆,主要是指以普通水為導(dǎo)熱介質(zhì),使這些水處于高壓狀態(tài)的核反應(yīng)堆。
當(dāng)然,除了核反應(yīng)堆外,核潛艇上也備有蓄電池,柴油發(fā)電機(jī),主變流機(jī)等作為應(yīng)急動力的裝置。
但它們不能長時間為核潛艇提供電力和動力。
核潛艇的核燃料,一般都是經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的圓柱形二氧化鈾陶瓷塊,即燃料芯塊。其堆芯周圍充滿了作為慢化劑和冷卻劑的水,而且還有一層反射層,以便能夠傳遞熱量并將堆芯泄漏出的中子反射給堆芯,以提高核反應(yīng)的效率。
這些材料都裝在一個耐高壓、高溫的壓力殼內(nèi),構(gòu)成了核潛艇的核反應(yīng)堆艙。
燃料芯塊在發(fā)生裂變反應(yīng)后,產(chǎn)生的熱量首先傳到芯塊表面,然后傳到包殼表面。最后,由包殼表面?zhèn)鹘o冷卻劑———水。
核潛艇在正常工作情況下,芯塊產(chǎn)生的溫度要比火苗的溫度還高。 堆芯的熱量傳給水后,壓力殼入水口處的水溫約為293℃,出水口處的水溫約為329℃,堆內(nèi)的壓力為150多個大氣壓。
在這一壓力下,水的沸點(diǎn)為345℃,所以,核反應(yīng)堆內(nèi)的水是不會沸騰的。這就是人們將核潛艇的核反應(yīng)堆稱為壓水堆的原因所在。
高溫高壓水離開核反應(yīng)堆后,就進(jìn)入蒸汽發(fā)生器,將蒸汽發(fā)生器管外的水加熱成蒸汽。
所以,整個核反應(yīng)堆就像一臺大鍋爐,但這臺"鍋爐"的"鍋"與" 爐"分開了,核反應(yīng)堆相當(dāng)于燃料的"爐子",蒸汽發(fā)生器相當(dāng)于"鍋"。"鍋 "與"爐"之間通過循環(huán)泵及管道連在一起。
那么,核反應(yīng)堆是怎樣調(diào)節(jié)其反應(yīng)速度,以滿足核潛艇運(yùn)動時快時慢要求的呢?
根據(jù)核反應(yīng)堆的工作原理,如果改變堆內(nèi)的中子數(shù)和中子密度,就可以改變核反應(yīng)的劇烈程度,從而改變核反應(yīng)堆的功率。
核潛艇是用控制棒和化學(xué)控制兩條途徑來控制核反應(yīng)堆反應(yīng)速度的,從而使核潛艇做到快慢自如。
按照這一原理問題就簡單了,若想使核反應(yīng)堆停堆,只需將控制棒完全插入堆芯中即可。
這樣,由于控制棒吸收了大量中子,堆芯就會由于中子數(shù)量不足而使裂變反應(yīng)難以為繼,核反應(yīng)自然就會減弱或停止運(yùn)行了。
——來源:《解放軍報》