現在核電站或者核航母發電爲什麼還用水鍋爐,有哪些更加節能的快速的方式?

趙曉林講易經算未來事

目前來說,無論航母/潛艇核反應堆還是核電站其工作原理通俗點說就是“燒開水”,現在不管是艦用還是核電站用核反應堆,最普遍最成熟的就是壓水堆,效率是低了點,但是貴在安全可靠,其他什麼高溫氣冷堆、沸水堆、重水堆、離子堆、增殖堆不是固有缺陷太大,就是處於理論開發階段,要麼就是試驗堆,距離成熟運用還遙遙無期,這些個圖紙堆就先不說事了,咱們就來說說美歐中俄艦(艇)用最廣泛的壓水堆燒開水哪些事(美國福特級/尼米茲級航母、弗吉尼亞級核潛艇、英國前衛級/機敏級核潛艇、俄羅斯北風之神級/亞森級潛艇、法國凱旋級/紅寶石級核潛艇,無一例外都是壓水堆,民用核電站大多也是壓水堆)。

上圖壓水堆核電站工作流程,與艦用核反應堆基本相當,無疑就是小型化、功率和軍用標準問題。核反應堆作為動力來源,本質上就是“燒開水”,而這一過程涉及到能量轉化問題,常規航母/火電站燒開水用鍋爐,所以俄羅斯庫茲涅佐夫號航母上就裝著8臺大鍋爐,核動力航母(潛艇)/核電站燒開水用的是核反應堆,所以什麼A4W、A1B各種航母用壓水堆應運而生。

上圖戴高樂號航母的核動力系統,兩臺“裝在殼子”裡的壓水堆清晰可見,渦輪自然就是蒸汽輪機咯。不要小瞧核反應堆燒開水這件事,這是目前技術條件下無奈而又必然的選擇。目前成熟的核反應堆通過裂變作用只能產生熱能,熱能如何轉化成機械能或者電能呢?這就需要通過介質“水”來傳遞能量轉化能量,所以壓水堆不管是用來發電還是用來提供機械轉動能量,都需要用到蒸汽輪機,甭管你“福特”級航母反應堆多先進,最基本的還是得把你產生的熱能,在蒸汽發生器裡把水給我燒開了,產出蒸汽再推動蒸汽輪機做功,至於後面這輪機旋轉做功是發電還是帶動軸系旋轉推進就看您的需要咯。(PS:蒸汽發生器就是下面這貨)

回到本題,為啥核航母還是核電站都得燒開水,這是因為核反應堆裂變產生的能量轉化目前條件下,只能遵循(無可奈何,還有更好的理論,但是現在應用不了)核能-熱能-機械能-電能這一效率低但實用的過程。

到這裡,艦艇推進的科技樹就可以一分為二了:1、你要是搞常規機械推進,那就是蒸汽輪機做功帶動軸系、齒輪、減速機組、螺旋槳啥的跑起來就是。(搭配輔助輪機去發電供船電系統使用)。2、你要是搞全電推,那麼蒸汽輪機搞出的機械能傳遞給發電機去全部發電,然後整合個全船電力分配系統,給推進電機的、給雷達傳感器等電子設備的、日常用電點,就這麼分配就是了。

上面就是航母/潛艇常用的核動力系統工作過程。所以現在來說,核動力想用的好、用的可靠、用的平穩就看你“燒開水”的水平怎麼樣了。

當然,這種工作過程效率比較低,當然不能滿足類似題主這種“有志青年”的要求了,要想避免燒開水的過程,就得開發新技術。涉及到核能電能直接轉化,這裡面省卻了熱能-機械能的過度,效率自然高,但是還得說一句,這屬於新領域高科技,傳說中的離子堆就能做到,但是平常網上什麼核技術“彎道超車”、“新進展”、“震驚”一類的小白文看看就好,不要真以為核電能量直接轉化跟燒開水一樣簡單,這僅僅是個理論、是個概念、最多不過一個“小實驗”,想應用甚至軍用,不知道還要等多少年。

好了,就說這麼多吧,應該說清楚了,另外壓水堆要是放在核電站,那麼一回路就是核島、二回路就是常規島,各管各的,自然安全的多。不像日本福島整的沸水堆,把二回路整和一回路在一起做完了,遇到點事故,結果只能......


衛青點兵

一直以來水但是我們人類的重要資源,水造就了今天的地球,造就了今天的生物圈,造就了人類文明,到了工業革命以後,水更加重要了,蒸汽機的發明使水更加重要,而發電機的發明則使水的利用更上一層樓,水力發電廠提供人類一年中的20%的電能,甚至有24個國家基本上依靠水力發電來維持電能。到了原子能時代,核電廠開始大量被建起。其發電流程簡單來說就是原子緩慢的核裂變,放出大量能量,外圍的水吸收後蒸發通過導管進入輪機推動其旋轉,輪機通過轉軸連接發動機,發動機被帶動旋轉,然後產生電流到變壓器變壓後傳送至電網供人們使用,然後水蒸氣再次液化成為水。這就是一個工作循環。其中水是其中最重要的一環,那麼,可以用其他東西來代替水嗎?答案是:不可以。

現代化核發電廠有些使用鈉鉀合金為導熱劑,因為鈉鉀合金擁有優越的導熱性能,但是現代發動機一般都是通過水蒸發產生的蒸汽來推動輪機旋轉,核發電廠和火力發電廠的工作原理也基本相似,只不過火力發電廠的火換成了原子能來提供熱量,而且發電廠導彈用水量十分巨大,所以一些核發電廠建立在海邊,通過把海水當做冷卻水來使用,來減少成本。

所以現代的核發電廠中的水不能代替的,而航母無法攜帶太多淡水資源,所以只能用海水來冷卻,但是蒸發水不能是海水,只能是淡水。


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