#人生奮鬥的動力從何而來#
據俄羅斯媒體報道,中國在高溫氣冷核反應堆的小型化方面取得了重大進展,中國有望先于美俄推出核動力戰略轟炸機。
中國正在研制的新型核動力戰略遠端轟炸機代号為“五星之光”。一旦問世,将把中國的戰略核威懾水準提高到空前高度,確定中國長久和平。
㈠ 五星之光核動力戰略轟炸機
據媒體透露,該機設計的巡航速度為3.6馬赫,可在大氣層中不停留高速飛行三個半月,也可在外太空停留一年。
五星之光核動力戰略轟炸機想象圖
機上可攜帶一百枚到二百枚核彈不等,配帶核彈的多少将與它要攻擊目标的密度和規模确定。它有兩級彈頭,并帶有若幹分導高速巡航彈頭,其打擊力度是空前的。
中國已經服役的正常動力轟炸機轟6是引進自蘇聯圖波列夫圖-16轟炸機的基礎上自行研制生産的中型雙發噴氣式轟炸機。轟6最多可以挂載六枚AKD-20空射巡航飛彈執行打擊任務,最大航程為9000公裡。
轟6
中國目前正在研制的一種新型隐形戰略轟炸機轟20具備超音速突防能力和跨洲際的超遠航程,是"核常兼備"型戰略轟炸機。該機有高水準的機載電子裝置,有大容量的資料融合和傳輸能力。預計轟20從2025年起開始服役。
轟20模型圖
有了轟20的軟硬體系統,配備上中國最新研制的小型高溫氣冷核反應堆,五星之光核動力戰略遠端轟炸機的雛形就有了。
為什麼五星之光核動力戰略遠端轟炸機配備的是高溫氣冷堆,而不是其它類型的核反應堆呢?這要從高溫氣冷堆的工作原理和特點講起。
(本文中講的都是教科書級的科普知識,不涉及任何機密或保密的資料,請放心閱讀!)
㈡ 高溫氣冷反應堆工作原理
高溫氣冷反應堆采用陶瓷型包覆顆粒燃料元件,以耐高溫的石墨作為慢化劑、以化學惰性的氦氣作為冷卻劑,顧名思義“氣冷”。氦氣的出口溫度可以高達750℃-950℃,故稱“高溫”。
高溫氣冷反應堆的工作原理為:
①當反應堆内的核燃料進行核裂變反應時,釋放出的熱量由流經堆芯的氦氣帶入蒸汽發生器,将蒸汽發生器另一側的液态水加熱汽化。冷卻後的氦氣重新回到堆芯繼續冷卻反應堆,形成閉式循環回路。
②蒸汽發生器另一側的水蒸汽被帶入汽輪發電機組,将熱能轉換成電能。
高溫氣冷反應堆工作原理
㈢ 高溫氣冷堆的特點
①高溫氣冷反應堆具備固有安全性
反應堆在不依靠外部動力、信号和冷卻劑的情況下,就能確定堆芯核裂變反應不失控;及時帶走堆芯的餘熱,確定堆芯不熔毀;牢牢地把放射性物質包裹起來,確定放射性不洩漏。
高溫氣冷反應堆的固有安全特性確定核電站避免發生類似美國三哩島、前蘇聯切爾諾貝利和日本福島的核電站事故。
②釆用子產品式反應堆設計
其原理是把反應堆拆分成苦幹個小的子產品,每個子產品都可以獨立地運作,然後把各自産生的蒸汽合并送入汽輪發電機組。
每個小子產品的功率密度比較低。當發生意外時,堆芯的餘熱可以通過熱傳導、熱輻射非能動地載出,避免堆芯熔化。
有了子產品組合的設計,核電站的規模可以根據電力需求靈活配置。這使得高溫氣冷堆核電站具有更廣闊的适應性和靈活性。
③自主研制耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件
鈾燃料被做成小顆粒,每個顆粒外包覆一層低密度碳、兩層高密度碳和一層碳化矽,形成直徑小于1毫米的包覆顆粒。包覆顆粒均勻彌散在石墨慢化材料中,制造成直徑為6厘米的球形燃料元件。發生核反應或者意外發生時,包覆層可以将包覆顆粒中産生的放射性物質留在顆粒内,進一步支撐了固有安全。
耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件
④反應堆實作不停堆線上換料
在反應堆運作中,新燃料球從反應堆頂部填入,球靠重力落入堆芯。反應過的燃料球再從反應堆底部卸出。整個裝卸料過程不需要停堆。這種方式大大提高了運作效率,也大大降低了有效控制核裂變反應的難度。
㈣ 高溫氣冷堆的建設進展
◆10兆瓦高溫氣冷堆
2003年全球首座10兆瓦高溫氣冷實驗堆在中國北京并網發電。
2004年,10兆瓦高溫氣冷堆進行了核安全展示,來自30多個國家的60多位原子能專家現場進行了觀看。展示表明,在不插入控制棒的情況下,關閉反應堆冷卻系統,也不會出現燃料元件燒毀等嚴重事故。國際核能界專家一緻認為,高溫氣冷反應堆是安全性最高的反應堆型。
位于中國北京的10兆瓦高溫氣冷堆
◆200兆瓦高溫氣冷堆核電站
2021年全球首座200兆瓦高溫氣冷堆核電站在山東石島灣并網發電。這是全球首個并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目,标志着大陸在該領域成為世界核電技術的領跑者。
山東石島灣200兆瓦高溫氣冷堆核電站
◆600兆瓦級商用高溫氣冷堆核電站
未來五年的核電規劃中,大陸将建成600兆瓦級商用高溫氣冷堆核電站。
600兆瓦級商用高溫氣冷堆核電站模型
㈤ 總結
中國核動力戰略轟炸機五星之光動力系統選擇小型高溫氣冷鹽的理由是:
① 它是國際核能界專家公認的安全性最高的反應堆型。
② 耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件将放射性廢物完全包裏在顆粒内,解決了放射性污染最棘手的問題。
③ 高溫氣冷堆是不用停堆就可以随時增添或解除安裝核燃料的。
④ 技術十分成熟,民用堆已經并網發電。
在轟20新型隐形戰略轟炸機基礎上,配備中國最新研制的小型高溫氣冷核反應堆,五星之光核動力戰略遠端轟炸機就指日可待了。
五星之光核動力戰略遠端轟炸機模型