核動(dòng)力車間和潛艇內(nèi)部為何必須除氫?


只要您上過初中化學(xué),那么當(dāng)年的化學(xué)老師肯定給全班童鞋做過一個(gè)印象深刻的試驗(yàn),那就是用金屬鋅放入鹽酸里,然后通過小管子收集一些氣體到一個(gè)非常小的帶上孔的紙盒里,再用火點(diǎn)燃,只聽砰的一聲巨響,紙盒在全班面前被瞬間炸飛!
這也許是除了大學(xué)是化學(xué)專業(yè)外的學(xué)生,在整個(gè)十幾年學(xué)習(xí)期間接觸到的唯一一次爆炸試驗(yàn),可謂終身難忘。這個(gè)爆炸試驗(yàn),就是讓大家體會(huì)一下氫氣爆炸的威力,僅僅幾十毫升的氫氣混合物爆炸就如此厲害,若是一個(gè)房間或者一個(gè)車間充滿氫氣和氧氣的混合物,爆炸的威力就可想而知了。
氫氣差不多是自然物質(zhì)中最輕的氣體,所以往往被用來充氫氣球,升力很強(qiáng),但是大型氫氣球的爆炸往往造成很大的事故,因此即使玩具氣球,也需要用安全性更高的氦氣來充填,而不允許用氫氣。不過鋌而走險(xiǎn)的不法商販一直有。至于大型飛艇,則必須用氫氣充填。

最近十幾年全球發(fā)生過的最知名的氫氣大爆炸,無疑是福島核電站2個(gè)機(jī)組的氫爆。直接把2個(gè)機(jī)組的廠房炸飛而導(dǎo)致高達(dá)7級(jí)的最高核事故。雖然福島和切爾諾貝利事故都發(fā)生了爆炸并導(dǎo)致堆芯物質(zhì)暴露,但是兩者的爆炸原因卻不同。
烏克蘭的切爾諾貝利是石墨堆,爆炸原因在于機(jī)組的冷卻系統(tǒng)被人為切斷,堆芯的核反應(yīng)瞬間超過了臨界值,瞬間功率高達(dá)上億千瓦,導(dǎo)致堆芯物質(zhì)膨脹而引發(fā)大爆炸。而福島的兩次大爆炸都是氫爆。是因?yàn)楹[造成的停電導(dǎo)致無法停堆和冷卻,燃料堆芯繼續(xù)放熱,引發(fā)強(qiáng)烈的鋯水反應(yīng),產(chǎn)生大量的氫氣,聚集在反應(yīng)堆廠房的頂部。而此時(shí)頂部正常的除氫裝置也因?yàn)槿嫱k姸?,最終導(dǎo)致氫氣含量超過臨界值而引發(fā)了2次大規(guī)模的氫爆,既炸毀了廠房,又炸毀了乏燃料池和堆芯。
除了核電站主機(jī)塔內(nèi)部必須除氫,凡是核動(dòng)力艦船的動(dòng)力艙室內(nèi)部也必須除氫。一些有氫氣產(chǎn)生的生產(chǎn)車間當(dāng)然也必須定期除氫,否則就有事故隱患。除氫采用比較專業(yè)的設(shè)備,這里就不深入介紹了。因此說核動(dòng)力艦船雖然好,但是配套的設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜,少一樣都不行。
核動(dòng)力潛艇也是核動(dòng)力的一種,核動(dòng)力包的運(yùn)行中也有氫產(chǎn)生,因此同樣必須除氫。甚至常規(guī)動(dòng)力潛艇內(nèi)部的除氫也是非常重要的。常規(guī)動(dòng)力潛艇沒有核動(dòng)力,哪里來的氫氣呢。

其實(shí)來源蠻復(fù)雜,電解水產(chǎn)生氧氣,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氫氣。甚至艇員吃飯喝水也會(huì)產(chǎn)生少量氫氣。一般在空氣可以自由流通的開放環(huán)境下這點(diǎn)氫氣可以忽略不計(jì),但是在潛艇這種幾周不換氣的密閉環(huán)境下,積累起來的氫氣總量卻相當(dāng)?shù)目捎^。若不及時(shí)除氫,早晚會(huì)越過爆炸的臨界點(diǎn)。當(dāng)然,潛艇內(nèi)部的有害氣體消除是全面消除,有害氣體不僅僅只有氫氣,但是產(chǎn)生數(shù)量最多,危險(xiǎn)性最大的卻是氫氣。因此即使常規(guī)潛艇也必須除氫。