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高大上的核动力装置

Answer 1

高大上的核动力装置

一提到核动力，第一印象总是和“先进”、“高大上”等词联系在一起，事实也确实如此，核动力潜艇，核动力航母，每一个都是高大上的代名词。而每当提到“蒸汽轮机动力装置”第一个想到的就是要”烧锅炉“，总给人一种落后的感觉。但是或许你眼中高大上的“核动力装置”，只是换了一个方式”烧锅炉“？

核动力装置的基础原理就是通过原子核裂变反应所产生的巨大热能，通过工质(蒸汽或燃气)推动蒸汽轮机或燃气轮机工作的装置。最常用的就是以铀 235为主的核燃料在反应堆内进行裂变并放出大量热能。现有的核动力舰船，几乎全部采用“压力水型反应堆”。

它的工作原理就是：

第一回路中，主泵将高压冷却剂（压水堆以加压的未发生沸腾的轻水作为反应堆的慢化剂和冷却剂）送入反应堆，一般冷却剂保持在120～160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器。

通过蒸汽发生器中数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽，然后再通过主泵将高压冷却剂送回反应堆。这样就形成了一个具有放射性的密闭的循环回路。

第二回路中，从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮机做工。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。第三回路中，冷凝器中用循环泵抽来的舷外水作冷却剂，冷却后又排回到舷外。这也是为什么核电站都要建在有水的地方的原因。

分为多个回路后，这样做的好处就是，容易屏蔽反应堆的核辐射，这样二回路的蒸汽不带辐射，这样在检修和维护“汽轮机”等重要设备时就方便多了。不过缺点也有，经过多次能量交换，效率损失不少。通过上面的原理可以看出，核裂变发出的热量是无法直接驱动机械的，只能通过产生蒸汽来驱动汽轮机转化为机械能，这和“蒸汽轮机动力装置”的原理是一样的。

唯一的区别就是“烧锅炉”的方式不同罢了。“蒸汽轮机动力装置”是通过重油或者渣油来烧“锅炉”；而“核动力装置”是通过“核燃料”来烧“锅炉”。

如果大家觉得“压水堆”复杂不好理解，可以用更加简单的“沸水堆”来讲解。下图是核电站的“沸水堆”原理图。它省去了“压水堆”的一二回路，直接通过核裂变产生的热能使冷却水气化，推动汽轮做工。

核动力装置只是换了一个方式烧锅炉的这种说法，并不是有意去”踩低“核动力，只是想通过这种方法让大家更容易了解核动力装置的基本原理。实际核动力装置是非常复杂的，估计一个知识点，就够专家们研究一辈子的了。