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一、核動力反應(yīng)堆原理,？

利用核聚變產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化為電力,。

二、船舶采用核動力裝置會帶來哪些問題,？

自世界上第一枚原子彈爆炸后,，人類便在想象怎么才能將核裂變產(chǎn)生的巨大能量利用起來，所以歷史上第一臺核反應(yīng)堆1942年12月在美國芝加哥大學(xué)建成,，從此正式開啟了人類原子能時代,。

不同于美國首先將核反應(yīng)堆用于軍用，并在1951年便成功下水了人類第一艘核動力潛艇“鸚鵡螺”號,。蘇聯(lián)剛開始還是將核反應(yīng)堆用于核能發(fā)電領(lǐng)域,，所以蘇聯(lián)在1954年建成了世界上第一座利用濃縮鈾作燃料采用石墨水冷堆的核電站。不過蘇聯(lián)雖然在核潛艇的建造上慢于美國,，不過蘇聯(lián)第一艘核動力潛艇的起點(diǎn)可要比美國高不少,，在美國第一艘核潛艇下水后的1957年蘇聯(lián)第一艘核潛艇也成功下水，很特別的是這是世界上第一艘采用鈦合金建造的核潛艇,而且其采用的核反應(yīng)堆也是世界上第一座冷卻劑自然循環(huán)核反應(yīng)堆和世界上第一座單塊(集成)型艦艇反應(yīng)堆裝置,。二戰(zhàn)結(jié)束后,，全球開始進(jìn)入高速發(fā)展時代，并由此也產(chǎn)生了兩個超級大國---美國和蘇聯(lián),，同時核反應(yīng)堆的技術(shù)和輸出功率也在不斷提升之中,，所以對于美蘇這兩個擁有核能的國家來說，核能的優(yōu)勢是明顯的,，因?yàn)橄啾葌鹘y(tǒng)的燃油動力軍艦來說,，核能可以保障其全球航行能力，特別是在潛艇領(lǐng)域,，使用核能的潛艇因?yàn)椴恍枰俸褪褂貌裼蜋C(jī)為動力的常規(guī)潛艇一樣必須定期上浮充電,，所以核動力潛艇可以長久的潛航下去，那無疑就大大增加了潛艇的生存幾率和戰(zhàn)時的攻擊突防能力,。所以在這一理論的推動下,，美蘇兩國開始大批量的建造使用核動力的潛艇和水面艦艇，蘇聯(lián)主要側(cè)重于突防攻擊能力更強(qiáng)的核動力潛艇,，所以在核潛艇的水下最大航速上和潛航深度上一直在打破自己創(chuàng)造的記錄,，像冷戰(zhàn)時期蘇聯(lián)建造的661型核潛艇堪稱是黑科技中的典范，之所以這么說,，除了其艇身全部由全鈦制造下其擁有超過1000米的潛航深度外,，而且其水下航速能達(dá)到驚人的44節(jié)，相當(dāng)于81km/h,，已經(jīng)和家用汽車一樣快,。比較有意思的是冷戰(zhàn)時期，美國有一艘洛杉磯級核動力潛艇曾經(jīng)在靠近蘇聯(lián)的某海域發(fā)現(xiàn)了一艘未知型號的潛艇,，所以這艘洛杉磯級核潛艇準(zhǔn)備追上去,，結(jié)果這艘未知名的潛艇高速逃走了，至于與當(dāng)時擁有高達(dá)35節(jié)航速的洛杉磯級核潛艇艇員傻了眼,,。事后也證明這是一艘蘇聯(lián)研制的阿爾法級核動力攻擊核潛艇,，其不同于蘇聯(lián)前面建造的眾多實(shí)驗(yàn)性核動力潛艇，阿爾法級攻擊核潛艇可是蘇聯(lián)批量建造的第四代攻擊核潛艇,，其擁有高達(dá)43節(jié)的水下航速和超過900米的潛航深度,，所以光是從最大航速和潛航深度上就能看出其戰(zhàn)斗力有多強(qiáng)，畢竟這兩項(xiàng)可是決定潛艇生存的關(guān)鍵,。同期美國在開始大批量建造核動力潛艇的同時,，也在全面普及核動力水面艦艇的發(fā)展趨勢，甚至在建成了世界上第一艘核動力航母企業(yè)號后,，美國甚至提出了建造“全核艦隊(duì)”的想法,，并且在這一想法的提出下，美國還真的建成了以班布里奇號核動力驅(qū)逐艦,、長灘號導(dǎo)彈巡洋艦及企業(yè)號核動力航母的“全核艦隊(duì)”,，雖然使用核動力驅(qū)動的軍艦在整個航行過程中不用再進(jìn)行燃油補(bǔ)給，所以單方面來看其優(yōu)勢是很明顯的,。但是最后還是因?yàn)楹藙恿λ媾炌г谠靸r,、維護(hù)成本上不如常規(guī)動力軍艦，所以最后被財政部直接給砍了,。最后也只留下唯一使用核動力裝置的核動力航母,。從船舶使用核動力的優(yōu)缺點(diǎn)來說，優(yōu)點(diǎn)一是核動力裝置的出現(xiàn)讓所有使用核反應(yīng)堆為動力系統(tǒng)的船舶擁有近乎無限的全球航行能力,，所以這也是一開始核動力上艦的最重要原因,，對于軍艦來說，全球航行能力是決定軍艦作戰(zhàn)實(shí)力和背后的國家全球影響力的關(guān)鍵,。優(yōu)點(diǎn)二是核動力裝置賦予了軍艦動力系統(tǒng)更大的輸出功率,，所以軍艦的噸位可以設(shè)計(jì)的更大,，像航母這種以搭載艦載機(jī)作戰(zhàn)的大型水面艦艇，艦載機(jī)的性能和數(shù)量直接決定了航母的綜合作戰(zhàn)實(shí)力,，所以核動力航母的出現(xiàn)則恰好滿足了大噸位航母對動力系統(tǒng)的要求,；但是核動力上艦的缺點(diǎn)也不少，缺點(diǎn)一是造價成本的翻倍,，比如建造一艘8萬噸的常規(guī)動力的航母成本可能放在今天大概需要60-70億美元左右,，但是要是使用核動力裝置的話其造價則會直接飆到130--140億美元之多，當(dāng)然相對于核動力航母整個壽命期間只需要一次或者后面不再需要更換燃料棒而言,，常規(guī)動力航母雖然出廠價更低,，但是整個50年的服役壽命期限內(nèi)的燃油成本也是一筆不小的開支，比如一艘使用燃油鍋爐的6萬噸航母航行1000公里就需要200萬美元來算的話,，常規(guī)動力航母在整個服役期限內(nèi)的燃油成本加上一開始較低的建造成本,，其實(shí)和一艘核動力航母整個服役期限內(nèi)的成本差不多。缺點(diǎn)二：核動力水面艦艇在日常的維護(hù)保養(yǎng)中,，其成本要比常規(guī)動力更高,，而且核動力水面艦艇的日常維護(hù)升級對于維修環(huán)境有很大的要求，還有就是相比更為常見的常規(guī)動力而言,，核動力水面艦艇的維修難度更大,，維護(hù)升級更為復(fù)雜后維護(hù)時間也更長。如果遇到中期大修的話,，核動力航母一般而言還需要花費(fèi)相當(dāng)于全艦造價的1/5更換核燃料棒,。缺點(diǎn)三就是核動力的日常操作安全隱患更大，不同于常規(guī)動力就算操作失誤至多損壞發(fā)動機(jī),，核動力艦艇如果操作失誤的話,，比如核反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題頂?shù)脑挘钦麄€核反應(yīng)堆很可能因?yàn)槔鋮s不及時而出現(xiàn)堆芯融化,，繼而導(dǎo)致核反應(yīng)堆發(fā)生爆炸,，出現(xiàn)更為嚴(yán)重的核輻射災(zāi)難。缺點(diǎn)四就是不同于常規(guī)船舶退役后直接被大多數(shù)造船廠拆解回爐,，核動力船舶拆解首先需要專業(yè)的核軍艦拆解船廠,，更為重要的是拆解后的核廢料如何處理是很大的問題，這些處于乏燃料狀態(tài)的核燃料棒由于衰減的原因,，已經(jīng)不再可能被用于民用核電站發(fā)電了,，但是卻存在致命的核輻射，所以核動力船舶退役后的核燃料處理也是一個很致命的問題,。當(dāng)然綜合來說,，由于核動力船舶在軍用領(lǐng)域的優(yōu)勢是明顯的，而軍艦是保家衛(wèi)國的武器裝備,，對于建造成本和使用成本并不像民用那么注重,，所以核動力船舶造價維護(hù)成本高也是能接受的,。而民用船舶因?yàn)閷?jīng)濟(jì)性的注重之下，使用造價高昂的核動力并不合適,，所以在民用船舶中鮮少出現(xiàn)核動力船舶,。

三、核動力反應(yīng)堆工作原理,？

原子由原子核與核外電子組成,。原子核由質(zhì)子與中子組成,。當(dāng)鈾235的原子核受到外來中子轟擊時,，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量較小的原子核，同時放出2—3個中子,。這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核,，引起新的裂變。如此持續(xù)進(jìn)行就是裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生大量熱能,。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣,，推動氣輪機(jī)發(fā)電,。由此可知，核反應(yīng)堆最基本的組成是裂變原子核+熱載體,。但是只有這兩項(xiàng)是不能工作的,。因?yàn)椋咚僦凶訒罅匡w散,，這就需要使中子減速增加與原子核碰撞的機(jī)會,；核反應(yīng)堆要依人的意愿決定工作狀態(tài)，這就要有控制設(shè)施,；鈾及裂變產(chǎn)物都有強(qiáng)放射性,，會對人造成傷害，因此必須有可靠的防護(hù)措施,。綜上所述,，核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：核燃料+慢化劑+熱載體+控制設(shè)施+防護(hù)裝置。

還需要說明的是,，鈾礦石不能直接做核燃料,。鈾礦石要經(jīng)過精選、碾碎,、酸浸,、濃縮等程序，制成有一定鈾含量,、一定幾何形狀的鈾棒才能參與反應(yīng)堆工作,。