第649章 世界领先(第 1/2 页)
顾名思义，核动力航母就是利用核反应堆来产生动力的航空母舰。核燃料的能量密度大，很少的一些核燃料就能够提供航母长时间航行所需要的能量，这比烧煤或者烧油要方便得多。
到目前为止，航空母舰中使用的核反应堆大多是轻水反应堆，即使用普通水作为冷却剂的反应堆。核燃料在反应堆中发生可控链式反应，产生出大量的热，冷却水把这些热带走，在蒸汽发生器中使另一个回路里的水进行热交换，使第二回路里的水转化为蒸汽，再利用这些蒸汽推动汽轮机做功，带动螺旋桨运转。这就是轻水堆核动力航母的工作原理。
轻水堆体积较小，技术也较为成熟，因此无论是船用反应堆，还是发电用的反应堆，大多数都采用了这样的设计。
轻水堆也有一些致命的缺陷，一是为了保证第一回路里的冷却水在320度的高温下仍然保持液态，反应堆必须具有极高的压力，这对于反应堆的外壳提出了很高的要求。二是堆芯缺乏自我冷却的能力，一旦外围的冷却系统出现故障，堆芯温度就会不断升高，直到出现堆芯融化的结果。
80年代前苏联的切尔诺贝利核电站事故，就出现了堆芯融化的事情，最后不得不用海量的混凝土把整个核电站全部封闭起来，以免核物质继续泄漏。2010年的日本311大地震中，福岛核电站由于供电系统被破坏，导致了冷却水循环系统停止运行，结果也险些酿成融堆的惨剧。
当时，为了降低堆芯的温度，日本采取了用直升机从空中浇水的办法，又引入了海水进行冷却。其结果是，虽然堆芯最终得以保全，但大量受到辐射污染的冷却水排入海中，留下了严重的生态隐患。
航母作为一种作战武器，在战争中受到损伤是难以避免的。万一出现电力系统受损的情况，反应堆的冷却系统停止工作，其后果是非常可怕的。即便不说出现融堆这样的极端情况，哪怕是带有高辐射的冷却水泄漏出来，对舰上乘员的影响也不堪设想。
而气冷堆就不同了，它的工作特点是使用氦气代替普通水作为冷却介质，由于不需要像轻水堆那样维持冷却介质在高温下的液态，因此气冷堆的工作压力不大，安全性更容易保证。
气冷堆里的核燃料是用耐高温的陶瓷封装成小型球状的，裂变反应就在每一个陶瓷球的内部发生。万一出现冷却系统停止运行的情况，陶瓷球的温度最高可以升到1600度，然后在此温度下实现自动停堆，而不会像用金属做堆芯的轻水堆那样发生融堆的事故。换言之，如果后世的福岛核电站是一组高温气冷堆，那么即便是停电多日也不会有任何的危险。
气冷堆里作为冷却介质的氦气是惰性气体，即使出现泄漏，也不会带出污染物，这也是气冷堆比轻水堆更为安全的一个原因。
国际上对于气冷堆的研究已有几十年时间，起步较早的是德国，后来又有南非、美国、俄罗斯、日本和中国开始了这方面的研究。中国在高温气冷堆方面起步落后于其他国家，但进展却非常迅速，到21世纪初，中国的高温气冷堆技术已经达到了世界一流的水平。
张逸华提出的思路，就是把已经实验成熟的高温气冷堆搬上航母，作为航母的动力来源。如果这个设想能够成功，那么中国建造的这艘核动力航母，将是全球第一艘采用气冷堆作为动力源的航母。正如张逸华此前向林振华介绍过的，使用气冷堆的航母会比使用轻水堆的航母具有更好的安全性，减少维护的压力，这对于提高航母的适应性以及战争条件下的生存能力，将有极大的帮助。
在张逸华提出这个设想之后，刘向海组织相关人员进行了认真的讨论，众人认为，使用气冷堆作为航母动力源的优势是非常明显的，既然目前气冷堆的技术已经较为成熟，完全可以考虑在中国的第一艘核动力航母中使用这样的设计。
高温气冷堆使用的冷却介质是氦气，氦气在反应堆中被加热到750度左右，通过循环系统把热带到反应堆之外。在这个时候，有两种把热能转化为机械能的模式。
第一种模式是通过一个换热系统，用高温氦气加热第二回路中的水或者其他介质，再利用形成的水蒸汽或者其他高温气体推动蒸汽轮机做功。这种方式与轻水堆类似，技术上也相对比较成熟，但缺陷也比较明显：一是需要两个回路，使整个系统的体积变大，设备数量增多，提高了维护成本；二是增加了一次热交换过程，在换热过程中不可避免地会出现损耗，导致热效率降低。
第二种模式也就是张逸华所提出的模式，即取消第二回路，直接用高温氦气驱动汽轮机做功，这样既简化了结构，也能提高热效率，是一种非常有前途的模式。在这个模式中由氦气直接驱动的汽轮机，就是氦气轮机。或者严格地说，是在核岛的第一回路中使用的氦气轮机。截止到目前为止，世界上已经存在的氦气轮机仅仅能够应用于第二回路，在第一回路上使用的氦气轮机尚处于实验之中。
张逸华是一个技术痴，自从自己的研究方向由飞机发动机转向工业汽轮机和燃气轮机之后，他便开始广泛涉猎相关的技术，氦气轮机的技术也是在这个时候进入他的视野的。
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