中国在金属核反应堆领域打破美俄垄断【金沙4166官网登录】 可用于航母

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如果回顾冷战时期的资料,大家会发现一个现象,俄制核动力潜艇的航速非常大,甚至可以与反潜鱼雷比了,让美国军舰跟踪不上。后来人们才发现,原来俄潜艇甩掉美军跟踪的秘密在这里:液态金属核反应堆技术!

国内现在有很强的呼声,要实现航母的核动力化

金属核反应堆的核潜艇

在针对潜艇、航母这类船舶的动力反应堆来说,目前真正比较有可能对压水堆形成威胁的方向、在历史上也曾挑战过压水堆的类型,只有液态金属堆。

与广泛使用的压水核反堆不同,其内部采用金属,已经液状化的金属,比如:铅、钠等来传输热能,筒称:金属堆。液态金属载热及传热能力强,作为冷却剂能够使反应堆更紧凑,可以体积更小,单位功率相当高,从而实现高航速对动力的要求。俄罗斯在金属堆技术领域处于领先的地位,以至于俄制核潜艇速度可以达40节,甩掉美军跟踪也不算意外了。

美国早期装在核潜艇上的金属堆,在同时代压水堆只有17%热效率时,它就能达到22%这意味着30%的性能提升。在相同的时代,金属堆能提供压水堆超出一代以上的性能水平。

2016年4月,国内媒体就报道过,中科院核能安全技术研究所反应堆堆芯核心技术上取得重要突破,这意味着,我们又打破一个壁垒!在金属堆这一技术领域打破俄罗斯垄断,向建造国产金属堆前进了一大步。

美国SSN 575海狼号潜艇,曾搭载液态金属堆

核电站

金属堆在基本的结构原理上其实和压水堆是一致的。

金沙4166官网登录,中国正在开发的金属堆被称为:铅基堆,使用以铅为主的合金为冷却剂,这已属于第四代核反应核,为中国重点研发项目之一。按目前的说法,我们已研制出新型燃料组件及包壳材料,从技术上解决了铅基堆的几个关键点,涉及堆芯燃料、以及合金冷却剂,以及耐高温耐腐蚀结构与材料等。

压水堆中,核燃料加热一回路的水加热到280-350度左右;而在一、二回路的热交换器中,二回路的水被一回路传递来的巨大热量,加热成温度和压力都低于一回路的蒸汽,再去推动蒸汽轮机高速旋转,从而带动发电机和螺旋桨。

这个项目看上去就是一个民用项目,其实它的本质就是军用,金属堆以前仅用于核潜艇,刚刚才转向民用方面。以后以速度甩掉美军跟踪这招解放军也要学会了。

压水堆最大的问题,就是实现一回路的高温,需要保持在每平方厘米112-163公斤的高压状态下,而且水温也没法再高了374度后水无法保持液态。而金属堆的最大优势,就是只需要低得多的压力,就能实现远超一回路的温度。

核工厂内部

略去增殖反应之类的考虑,金属堆大致上相当于压水堆把一回路的冷却剂,从水改成了低熔点的金属。

不仅可以应用于核潜艇,以后我军的核动力航母上也要用。当然了,也存在不小的难度,主要是它的冷却剂为金属合金,常温状态是固体,与水的性能完全不同,如何让它在反应堆内正常运转相当成问题的。对材料、控制技术等要求极高,如果不是难点高,美国也许早已广泛应用了。

压水堆结构

这一技术对我们自然不是简单的事,但是我们不会放弃的,伴随着整体技术水平的上升,我们已有能力挑战这一高难度的技术,相关工作早已开始,而且正在逐步取得突破。

这些金属虽然熔点低,但是沸点却很高达到800-900度,远非水的100度可比。因此只需要每平方厘米50-70公斤的压力,就能实现一回路出口550度的高温;理论上最高,可以达到800度以上。

美国是最早开发核潜艇的国家

由于温度和密度上的优势,每一立方米液态金属能携带的热量,远远超出一立方米经过加压的水。因此相同条件下;液态金属堆在二回路中,生成的蒸汽压力和温度能大大的优于压水堆。由于蕴含了高的多的能量,因此金属堆推动汽轮机的力量也特别大。

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