請詳細介紹一下核潛艇有哪幾種核反應堆,工作原理有什麼不同?

題目:

請詳細介紹一下核潛艇有哪幾種核反應堆,工作原理有什麼不同?
我國的核潛艇用的都是什麼反應堆,能移植到航母上嗎?

解答:

目前核潛艇上的反應堆基本上都是壓水反應堆.
另有一種高溫氣冷堆,還在試驗中.
核潛艇的反應堆功率偏小,一般不會直接用到航母上.(法國戴高樂航母移植的核潛艇上的反應堆,結果問題多多,航母的最高航速只有27節,是世界上最慢的核動力航母,以至於它下一代航母可能要改用英國的燃氣輪機.)
具體介紹:
核燃料組件:他是核燃料進行鏈式反應的核心部件.一般製作成二氧化鈾,其中只有百分之幾的鈾235,而絕大部分是不直接參與核裂變的鈾238.二氧化鈾被燒結成圓柱形的小塊,裝入不鏽鋼或鋯合金做的金屬管中,稱爲燃料棒或燃料原件,然後把若干燃料棒有序的裝入金屬筒里組成燃料組件,最後把許多燃料組件垂直分布在核反應堆內
壓力容器 是核反應堆的外殼,用來盛裝核燃料及堆內部件,用高強度的優質合金鋼製造而成,可承受幾十兆帕的壓力.在壓力容器上有冷卻劑的進出口.
壓力容器的頂部封蓋,可用來安置和固定控制棒驅動機構,壓力容器頂蓋有半圓形的,平頂的.
頂蓋螺栓:用來連接、鎖緊壓力容器頂蓋,使之與筒體組成一個完全密封的容器.
吊籃:是一個大圓筒,因爲它是倒掛在壓力容器里的,又像個籃子,因此稱爲吊籃 .採用吊籃一方面是易於固定反應堆內的部件,另外可以一次整籃子吊裝核反應堆內的大部分部件,提高了裝卸速度和減少了對人員的輻射時間.
中子源:插在核反應堆里,可提供足夠的中子,是核燃料的點火器,達到啓動核反應堆和提升核功率的作用.中子源一般由鐳,釙,鈹,銻等製作.中子源和核反應堆裂變產生的中子都是快中子,不能引起鈾235的裂變,爲了將其減速,需要在核反應堆中充滿減速劑----純淨水.
控制棒:具有很強的吸收中子的能力,由控制棒驅動機構帶動,可使控制棒在核反應堆內核燃料中上下移動,用來啓動、關閉核反應堆,並可維持、調節核反應堆功率.控制棒一般用鉿、銀、銦、鎘等金屬製作.它們能夠吸收中子,失去了中子核反應堆就無法燃燒,因此它能夠控制反應.開始時控制棒插在核反應堆中,將中子源的中子吸收,反應堆處於關閉狀態.如果要點燃核反應堆,開啓核反應堆或讓其火勢加強,只需將一部分控制棒從核反應堆中拔出來即可,反之.如果要降低功率(核反應堆極少關閉,很麻煩),則將其插得更深.插得越深,吸收中子越多,反應速率越慢.
控制棒驅動機構:他是核反應堆的作業系統和安全保護系統 的執行機構,它嚴格按照系統或操作員的要求驅動控制棒在核反應堆內做上下移動,對核反應堆的功率進行有效控制.在危機情況下,還可以快速吧控制棒完全插入核反應堆以達到緊急停堆的目的
上下支撐板:用來固定燃料組件.核反應堆內充滿了高溫高壓的純淨水(所以稱爲壓水型核反應堆),他一方面流經核反應堆的堆芯,冷卻核燃料,充當冷卻劑,另一方面積存在壓力容器里起到慢化中子的作用,充當慢化劑.冷卻劑由核反應堆入口進入順著壓力容器四周的內壁下行,然後從吊籃下端上行經過核燃料對其進行冷卻,最後從核反應堆出口流出
核反應堆一般都配置十幾個輔助系統,共同組成一迴路系統.
主冷卻劑系統:核反應堆最主要的輔助系統是主冷卻劑系統,它直接與核反應堆連接,在冷卻核反應堆的同時也 帶出熱量,並通過蒸汽發生器傳給二迴路製造蒸汽,該系統是一條完全封閉的循環迴路,主要設備除了核反應堆以外,還有冷卻劑泵和一些大閥門,由於這個系統是一迴路的大動脈,十分重要.
其他輔助系統基本都是從主冷卻劑系統引出的分支,不直接與核反應堆連接.
淨化系統:該系統可以連續取出一部分主冷卻劑中的冷卻水,通過離子交換等過濾手段,出去其中的雜質(包括可溶性和不可溶性的雜質),然後在輸送回冷卻劑系統,使核反應堆里的運行水質不斷得到淨化,始終保持純淨.淨化的目的有兩個,一是避免被汙染的水對設備、管壁的腐蝕,減少設備故障,二是降低水中的放射性水平(因爲水中有的金屬雜質流經核反應堆時會被活化,使金屬雜質本身也具有了放射性,致使核反應堆艙的放射性水平增高).
水質監測取樣系統:該輔助系統用於在核反應堆整個運行期間及時的取出主冷卻劑系統的液體或氣體樣品進行水質分析、以便通過分析結果,監測裝置運行情況,指導運行操作,主要分析項目是固體不溶雜質、氯離子、酸度值、氧離子、裂變產物在水中的含量.
化學物添加系統:在正常情況下,用於向主冷卻劑系統添加聯氨 、氫氣、酸鹼控制劑 等,主要目的是除去和減少冷卻劑中的氧,抑制含氧過高的水對設備管壁的腐蝕(通常在高溫狀態下用氫氣除氧,低溫狀態下特別是在啓動核反應堆的過程中用添加聯氨除氧);當核反應堆的控制棒因故卡死不能停堆時,通過該系統可以向核反應堆中注入中子吸收劑(如硼酸溶液),實施緊急停堆,以確保核潛艇的安全.
補水系統:一迴路在工作時裡面的水會減少,比如取樣分析用水、設備洩露、停堆過程因爲熱脹冷縮冷卻水減少等.該系統的作用便是製造、貯存和及時補充符合一迴路用的高純水.主要工作流程是:從船上的水箱取水 經過冷卻器冷卻 在專門的過濾器里進行過濾淨化 由高壓泵注入迴路系統.
設備冷卻水系統:在一迴路中有一些設備在工作時會發熱,如電機繞組、機械軸承、傳動機構、壓縮機汽缸等,爲防止其過熱燒壞,由該系統專門提供冷卻後的淡水對發熱部件進行不間斷的冷卻循環.該系統主要由設備冷卻水泵、熱交換器和輔助海水泵等組成
壓力安全系統:核反應堆主冷卻劑系統的壓力可能由於某種原因迅速變化,必須進行有效的控制.如果壓力過大,可能使一迴路的設備遭到破壞,所以當壓力值超過某個安全限值時,該系統的穩壓器會自動噴放低溫水進行降壓,如果降不下來就會自動打開洩壓閥進一步降壓.當壓力過低時,可能會使核反應堆內的水出現沸騰(氣壓越低,水的沸點越低),由於沸騰的水含有大量的不導熱的氣泡敷在核燃料棒的表面,影響核燃料的熱量導出.嚴重時會燒毀核燃料棒,造成堆芯融化事故,因此必須及時提高壓力.措施是開啓穩壓器中的電爐,加熱冷卻水.必要時也可以臨時啓動增壓泵.
餘熱排出系統:核反應堆可能因事故緊急停堆,比如當主冷卻劑系統的蒸汽發生器中的熱交換管破損,就必須緊急關閉核反應堆,但是此時核反應堆內的裂變碎片還在繼續衰變,並會維持很長時間,同時可以產生相當多的衰變熱,這就需要通過餘熱排出系統及時帶出這些熱量,以保證核反應堆和整個裝置的安全,即使在正常關閉核反應堆時也要啓動該系統,以加快核反應堆的冷卻速度.餘熱排出系統是一個單獨的冷卻水迴路,該系統從主冷卻劑系統引出一部分海水冷卻器里冷卻後,再送回主冷卻劑系統.
安全注射系統:當一迴路的設備或管路發生較大的破損,冷卻水大量向系統外洩露(即失水事故)時,爲了保證核反應堆不被燒壞,該系統強迫向核反應堆中注入大量低溫水以除去衰變熱.該系統的主要設備是高壓注射泵.
放射性廢物處理系統:主要用途是收集、貯存、排放來自一迴路的放射性廢水、廢氣、固體廢物.廢物的主要來源是一迴路中多餘的冷卻水或設備洩露水.設備去汙沖洗及人員洗滌用水、過濾後的廢樹脂、被汙染的工具和擦拭物等.該系統主要設備是廢水貯存箱,一般放在核反應堆艙的底部
去汙系統:用於除去設備、閥門、管道和附件等表面的放射性沉積物

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