03.03 核动力航母、巡洋舰不开的时候,核动力去哪儿了?不会关闭核反应堆吧?

一斤就多


(核动力潜艇)

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当然不会关闭核反应堆,核动力航母、核动力军舰均采用核动力驱动,而简单来说核动力就是利用核反应堆的热量来加热不停循环的冷却水,冷却水再将热量传递到第二回路的水中,形成水蒸气,使用水蒸气来运行舰船各个动力、电力系统。核动力舰船的核动力输出功率极大,以续航时间长著称,能够驱动更大的舰船,跑的更快走的更远,用途也更为广泛,那么几乎拥有着无限的续航力的核动力舰船,在运作的时候当然不会出现问题,如果停靠港湾时,会关闭反应堆节约燃料吗?

(核动力军舰,排水量更大)

核反应堆原理

当然是不会关闭的,舰船所使用的核反应堆原理,就是使用235燃料棒来发生裂变,在裂变中同时释放中子,与235的其他原子互相作用,从而形成了加速的链式裂变反应,这个裂变反应即可产生大量的热能,来达到加热锅炉,作用于整个舰船,所以简单来说要控制这个反应堆的反应功率,只需要控制同时释放的中子数量即可。中子越多,反应更加迅速,功率就越大,中子越少,反应速度就会变慢,自然功率也就下降了。

(企业号航母,采用核动力驱动)

那么是不是军舰靠港的时候,就不需要释放中子,让反应堆停止反应就行了吗?答案是否定的,如果反应堆停堆以后,铀235会发生自发衰变,仍然会持续向外界散发热量,这需要大量的人力去不断地维护,进行余热导出作业,如果怠慢此作业很有可能发生核泄漏或者核污染等现象,所以停堆后实在是太费钱费力了!

(1964年,三艘核动力战舰组成的航母编队)

结语

所以几乎所有的核动力军舰都在军舰停靠港湾后,会降低中子的释放量,仅仅是维持反应堆的低功率运转,而此能量用来军舰的发电,维持基本设备的运转,和值班的水兵生活所需,而且本身也是低功率运转的反应堆,舰船再次出航时,只需要加大中子的释放,提高反应堆功率即可,也是十分的简单方便的。


桌面战争兵棋


不会停堆的,实际上在军舰停靠港口期间,反应堆也会以一个最小功率运行。

以尼米兹的A1W核反应堆为例,用的是U235占90%以上的武器级燃料棒,可以连续烧上四五十年不换,比航母本身的寿命都长,能源根本用不完,还有必要“节约用电,人人有责”吗?核动力航母其实直接提供动力的是蒸汽轮机,这玩意就是烧开水用高压蒸汽推动做功的,不像燃气轮机那样很快就能启动。一旦停堆,再启动的时候光烧开水就要用好久的时间,而且不是烧到100度,A1W压水堆的冷却水工作温度在274~285摄氏度,你想想这个吸热过程得多漫长?所以为了海军的反应速度,也不会停堆。

核动力舰船的蒸汽轮机在反应堆的二回路中,蒸汽一路用于驱动主蒸汽轮机产生轴功率使螺旋桨旋转,另一路供给到汽轮发电机用于发电

尼米兹级的反应堆建造现场(不完整状态)


而且不开的时候不代表不用电啊,核动力航母巡洋舰的电力同样是蒸汽轮机带动发电机来发电的,如果长时间关堆,岂不是没电用了?

全舰官兵吃喝拉撒睡都在船上,即便靠了岸还是需要有人值班,没了电可不行


宣仔


核动力军舰说白了就是利用核反应堆产生的热量烧开水,然后开水不断产生蒸汽,蒸汽带动螺旋桨和发电机运行,从而为军舰提供前进动力和各种电力能源。军舰核反应堆运行主要依靠的是高丰度的铀235燃料棒发生裂变,裂变过程中再释放中子轰击其他铀235原子,从而形成加速的链式裂变反应,在这个过程中能够释放出大量热能,从而加热锅炉,因此要控制反应堆的功率,只需要调整中子数量即可。
(舰用核反应堆结构)

反应堆燃料棒主要是由碳化硼、银铟镉等容易吸收中子的原材料制造而成的,在需要核反应堆低功率运行时,只需要将控制棒往反应堆中心插深点就能吸收大部分中子,失去中子,核裂变的速度就会变慢,产生的热能减少,功率自然也降低了。反之如果需要核反应堆全功率运转,则只需将控制棒抽出,让反应堆自由释放中子,核裂变就会大幅度加速,功率就会提升。


(粗管即为核反应堆控制棒)

那么如果军舰靠港,不需要使用动力的时候,是不是直接将所有控制棒插到底让反应堆停堆就行了?核燃料棒插到反应堆底部确实能够吸收绝大部分中子,使的链式核裂变反应无法持续,燃料棒也就处于亚临界状态,反应堆处于实际停堆状态,看起来似乎很节约能源的样子?想象很丰满,现实很骨感!
(尼米兹航母核动力装置剖面图)

核反应堆在停堆之后因为铀235的自发衰变,仍旧会持续向外界散发热量,而这些热量累积到一定程度后可能会导致堆芯融化,进而造成核燃料的外泄和恐怖的核污染,因此在停堆后还必须进行余热导出作业,持续不断地进行维护,做大量的后期工作,军舰停泊三天,两天维护反应堆?可能吗?(福岛核电站虽然已经停堆,但是仍持续向外散热,而携带了辐射的冷却水也不断排入海洋)

更棘手的是反应堆停堆后的冷启动,停堆后的反应堆已经失去了自持性的链式核裂变反应,难道不能把控制棒抽出来一点,让其自由释放中子重启吗?当然不能,停堆后的反应堆内部因为中子数量太少,无法被中子检测器准确检测,因此单纯的抽出控制棒很难准确判断中子的产生数量,而且因为军舰使用的核燃料棒都是高丰度的铀235,所以一旦尺度把握出现一丝偏差,就可能引起整个反应堆的过热甚至爆炸,严重的就会导致无法挽留的恐怖核事故。


(切尔诺贝利核电站爆炸)

因此核反应堆冷启动一般使用的是外部中子源棒,中子源组件经过临界增殖后能够产生足够多的引发核燃料链式裂变的中子,而这些外界产生的中子时刻都处于中子探测器的严密监督之下,安全性就有了不错的保障,而这还只是冷启动的第一步而已。反应堆在经过中子源启动后,往往还要经过一回路注水和二回路注水以及低功率试运转等许多繁琐的准备和调试过程,即使再快肯定也需要几天的时间,如果军舰靠港就停堆,岂不是每次都要花费几天时间进行反应堆启动?这显然是不现实的。


(中子源启动反应堆)

因此大部分军舰所采用的方式都是在军舰停泊靠港后将控制棒插深一点,维持反应堆的低功率运转,产生的能量可以用作发电,维持军舰基本设备的运转以及满足水兵的生活所需。而在启动时,因为反应堆本身就是低功率运行,无需冷启动那一套繁琐程序,只需要用中子探测器检测一下,然后根据探测值直接将控制棒抽出一些就ok了,最多也不会超过两个小时,是不是so easy?
(美国华盛顿号航母停靠韩国港口)


军武吐槽君


呵呵,在今日头条真是十万个为什么。

简单点说,舰用核动力的使用规律,是越用越好使,而非在驻泊和维护时要关掉它,按其技术,也无法关掉。那么知识点来了,烧油的发动机,只要不启动,即可节省燃料,怎么核引擎就不成呢?

不是说把控制棒抽出就可停止核燃料的燃烧吗?问题的答案很清楚,不是这样。核燃料是不稳定的,还会自我衰变,由此会可能带来的后果相当严重。所以自从它开始工作,便停不下来,基本可以说,自投入使用的那一刻,便会永停息,直至燃料烧尽。

所以核动力技术并不为大多数国家所掌握,认真数一数,只有联合国五常国家所拥有,致于其它国家如印度,有了自己的核潜艇,也是偷师学艺水平。

核动力好,都知道,几乎是无限动力,加速快,机动力强,然也有技术复杂,制造成本高的特点,真正拥有核动力航母的国家就一个,就是美国。

法国核动力航母,因为使用了核潜艇的动力,改进水平不高,大部分处于维护状态,也见制造难度之高。制造难,善后更难,核废料处理如美国,一般处理方式,拆除以后使用防泄露材料密封起来,沉之海底,即便这样,被国际专家指称也并不安全,仍有泄露的危险。

安全性与可靠性,成为检验核动力水平的唯一指标,可见即便核动力发达如美国,仍然存在诸多不安全因素。关不掉的反应堆,从而成为世界级难题。


魂舞大漠


核动力舰艇与常规动力舰艇相比,最大的优势就是拥有几乎无尽的动力,不需要携带大量的燃料就能够实现远距离巡航或者战斗部署。核动力系统带来巨大的续航力优势的同时,也带来了常规动力系统所没有的麻烦,那就是反应性和放射性控制。问题中所说的核动力舰艇在非航行期间核反应堆是何种状态,根源就是核反应堆的反应性控制问题。

1964年执行全球航行的美国全核动力舰队

目前,现役绝大多数核动力舰艇采用的都是压水堆,也有极少数非战斗用途的特殊核动力装置采用金属冷却堆,不论是何种形式的核动力反应堆,其在设计中都会考虑不同运行状态下的控制模式。一般情况下,核动力系统的运行模式包括满功率运行、部分功率运行、热停堆、冷停堆以及开盖检修或者装换料等几种状态,不同运行模式下都需要设计对应的反应堆及汽轮机组控制模式。潜艇核动力系统的一般组成

核动力舰艇在正在部署状态时,核反应堆主要采用满功率和部分功率运行模式,此时,反应堆控制棒处于全提或者部分提升状态(视运行寿期而定),控制反应堆热功率在设定值。在非部署状态,核动力舰艇的反应堆处于何种运行模式需要视情况而定。如果是短暂的临时修整,那么一般会采用热停堆模式,此时,反应堆冷却剂温度维持在一个较高的水平,简单的说就是处于随时可启动的状态,一旦有任务需求,短时间内就可以将反应堆升至满功率状态。航行中的前苏联“基洛夫级”核动力巡洋舰

另外一种情况就是舰艇需要按计划进行长期的检修或者保养,此时核反应堆一般处于冷停堆模式。此时,反应堆冷却剂压力和温度都较低(一般低于100℃),除了维持能够带出堆芯衰变热的辅助冷却系统运行外,其他配套系统均可处于非在役状态。在此期间,可以对核动力系统出反应堆一回路压力边界外的其他设备进行更换和维修。但是,在冷停堆状态下无法快速提升反应堆功率,必须要按照专用的升功率操作规程逐步提升反应堆一回路的温度、压力和堆芯功率。如果此时遇到紧急情况,舰艇无法依靠核动力系统实现快速启动。法国“戴高乐号”核动力航母采用的K-15型反应堆结构示意图

当然,即使是核动力舰艇也不会只配备核动力系统,核动力与常规动力同时配置是必不可少的。不论是核潜艇还是核动力水面舰艇,处理核反应堆及配套汽轮机组外,往往还会配置书台柴油机组或者其他形式的常规动力机组,在反应堆故障或者在其他特殊情况下,即使核动力系统无法运行也可以依靠常规动力达到一定航速,维持舰艇基本的机动性和控制性要求。美国“尼米兹级”核动力航母的反应堆位置,出了2座A4W反应堆外还配有多台柴油机等常规动力系统


威呐解析


核动力航母、巡洋舰不知道,听过核电站。核电站插的是核棒,据说全部插入,电量最大,全部拔出,电量为0。核能转化为蒸汽能,蒸汽能转化为动能,或者驱动,或者动能转化为电能,或者电力驱动。好像大致就是一个过程。

估计核电站要复杂得多,应该核棒密度大,蒸汽效率高,体积小。现在的核电站已经到了第3代,中国是比较领先的,而且出口英国。技术没问题,过去研究的是小型化。咱们还有核潜艇,提高功率,减少噪声。

说起来容易,办起来难,我们都是只会说不能做。我们很早之前就培养了人才,清华,科大西,北工大,哈尔滨工大,国防科技大学应该都有专业,应该没问题。核航母需要一步一步来,不能一步到位。每一步都有很多问题,困难需要解决,相信到2030年的时候,应该能够看到中国核航母了。

详细了解,可以百度一下,一切都明白了,说多了浪费时间,祝你学好!



大志远思想空间


核反应堆的启动、功率控制、短时停止运转(通称"停堆")以便換料等操作,均是由能大量吸收中子的镉一类材料棒(通称"控制棒")的插入、抽出实施的。核动力船舰也一样。靠泊时,就把控制棒插入深些使核反应烈度降低,堆温降低,反应堆低功率运行。一回路冷却纯水和二回路冷却纯水均不允许停止循环,只是流量减少,够导出反应堆在这一功率状态下的热就可以了。这个热能用于船舰各伺服系统工作。如发电、供气、供热水等,总之是不停堆的,因此各冷却回路的循环也不可停止。在外部只是主动力汽轮机停止运转了。这样一旦要出动就可迅速转为全功率运转。各核动力船舰艇均如此。停堆时,在堆温未降至允许值或以下且不会再升温时,各冷却回路也不允许停止工作。


用户9451585496694


核动力系统,从基本原理上来看,通俗而言其实和常见的蒸汽锅炉比较类似。核反应堆主要进行可控的核裂变反应释放出巨大的热能,之后这一热能用来对冷却水进行加热,促使其转变成高温高压的水蒸气,利用这一水蒸气就可以进行各种能量转换已满足舰艇上的动力需求。一方面可以用来驱动汽轮机进行发电,供应军舰上各种作战指挥系统、电子系统等装备的电力,或者用来驱动螺旋桨高速旋转,从而推动舰船向前行进;另一方面也可以用来进行加热淡水,为舰艇战斗人员提供足够的热水使用。

核动力装置的动力输出大小就在于对堆芯中的核反应强度和速度的控制,从公开资料显示主要有两种方法:第一,控制堆芯中重水量来控制反应速度;第二采用控制堆芯燃料棒的数量来控制反应强度。

无论是哪一种方式,对于采用核动力装置的舰艇而言,反应堆功率大小都是可以人工控制的,并不是一直都是出于高强度大功率输出状态。当这些核动力舰艇出于靠岸停泊时,就会对核动力系统进行操作,让其处于一种低功率工作状态,只需要满足舰艇上设备和动力系统最低需求即可。当然,也可以根据任务需要,随时都可以将其功率输出扩大,进入到航行状态。

关闭核反应堆再启动的代价就比较高,耗时耗力,一般只有在返厂进行大修,或者添加燃料棒时才会关闭核反应堆。

不过这时,一般舰艇上还有辅助动力系统,比如燃气轮机或者柴油机,可以照样为舰上设备提供动力保障。

这个问题就说到这吧。


老鹰航空


核动力舰艇,像航母,在不出海的时候,也要开堆,只是不会满负荷开堆。因为还要发电。


zhangwanhe


控制棒全部插入或大部分插入反应堆内,降反应堆输出功率降下来。关闭反应堆一般只有大修更换燃料棒和出线反应堆事故,且事故有失控可能性才会关闭。应急停堆以后反应堆基本上就是报废状态了。

反应堆低功率运行时如果功率不足驱动发电设备,可以接入岸上供电或者辅助发电机供电。


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