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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(shí)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(shí)代,，并由此也產(chǎn)生了兩個(gè)超級大國---美國和蘇聯(lián),，同時(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí),，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(gè)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(jià),、維護(hù)成本上不如常規(guī)動力軍艦,，所以最后被財(cái)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(jià)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(jià)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(gè)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(jià)更低，但是整個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)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(jià)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?，那整個(gè)核反應(yīng)堆很可能因?yàn)槔鋮s不及時(shí)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(gè)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(jià)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(jià)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(shí),，一個(gè)原子核會吸收一個(gè)中子分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出2—3個(gè)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,。