一提到核動力，大家的第一印象總是和“先進”、“高大上”等詞聯繫在一起，事實也確實如此，核動力潛艇，核動力航母，每一個都是高大上的代名詞；而每當提到“蒸汽輪機動力裝置”第一個想到的就是要”燒鍋爐“，總給人一種落後的感覺。但是我要說，或許你眼中高大上的“核動力裝置”，只是換了一個方式”燒鍋爐“？
核動力航母
對！你沒聽錯，”核動力裝置”或許只是換了一個方式”燒鍋爐“。要說我說的對不對，還要從”核動力裝置”的原理講起。
核動力潛艇
我們都知道，核動力裝置的基礎原理就是通過原子核裂變反應所產生的巨大熱能，通過工質（蒸汽或燃氣）推動蒸汽輪機或燃氣輪機工作的裝置。最常用的就是以鈾 235為主的核燃料在反應堆內進行裂變並放出大量熱能。
鈾 235的裂變反應
現有的核動力艦船，幾乎全部採用“壓力水型反應堆”，所以我等下就主講一下“壓力水型反應堆”。
壓力水型反應堆原理圖
它的工作原理就是：
第一回路中，主泵將高壓冷卻劑（壓水堆以加壓的未發生沸騰的輕水(即普通水)作為反應堆的慢化劑和冷卻劑）送入反應堆，一般冷卻劑保持在120～160個大氣壓（現在的壓力可達147~196個大氣壓）。在高壓情況下，冷卻劑的溫度即使300℃多也不會汽化。冷卻劑把核燃料放出的熱能帶出反應堆，並進入蒸汽發生器，通過蒸汽發生器中數以千計的傳熱管，把熱量傳給管外的二回路水，使水沸騰產生蒸汽，然後再通過主泵將高壓冷卻劑送回反應堆。這樣就形成了一個具有放射性的密閉的循環迴路。
第二回路中，從蒸汽發生器出來的高溫高壓蒸汽，推動汽輪機做工。做過功的廢汽在冷凝器中凝結成水，再由凝結給水泵送入加熱器，重新加熱後送回蒸汽發生器。
第三回路中，冷凝器中用循環泵抽來的舷外水作冷卻劑，冷卻後又排回到舷外。這也是為什麼核電站都要建在有水的地方的原因。
核電站都建在有水的地方
分為多個迴路後，這樣做的好處就是，容易屏蔽反應堆的核輻射，這樣二回路的蒸汽不帶輻射，這樣在檢修和維護“汽輪機”等重要設備時就方便多了。不過缺點也有，經過多次能量交換，效率損失不少。
汽輪機
通過上面的原理我們可以看出，核裂變發出的熱量是無法直接驅動機械的，只能通過產生蒸汽來驅動汽輪機轉化為機械能。這和“蒸汽輪機動力裝置”的原理是一樣的，唯一的區別就是“燒鍋爐”的方式不同罷了。“蒸汽輪機動力裝置”是通過重油或者渣油來燒“鍋爐”；而“核動力裝置”是通過“核燃料”來燒“鍋爐”。
俄羅斯航母的鍋爐
如果大家覺得“壓水堆”複雜不好理解，我們可以用更加簡單的“沸水堆”來講解。下圖是核電站的“沸水堆”原理圖。它省去了“壓水堆”的一二回路，直接通過核裂變產生的熱能使冷卻水氣化，推動汽輪做工。
當然我說核動力裝置只是換了一個方式燒鍋爐，只是想通過這種方法讓大家更容易瞭解核動力裝置的基本原理，並不是有意去”踩低“核動力。實際核動力裝置是非常複雜的，估計一個知識點，就夠專家們研究一輩子的了。
作者：小船人的夢想 2018年9月15號
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