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核动力航母停泊会停止反应堆吗「核动力航母如果被摧毁污染会有多大」

发布日期:2022-11-23 查看次数: 2117 作者:电力设备产业网

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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。

(舰用核反应堆原理)

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!

(尼米兹级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。

(中子源启动核反应堆)

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)

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