航母核动力到底是什么原理来驱动的?

2022-07-04 19:51 点击:81 编辑:邮轮网

核动力系统的驱动介质还是蒸汽,只是把锅炉产生蒸汽更换为核反应堆产生蒸汽。很多朋友以为核反应堆本身就可以驱动螺旋桨,这个想法其实还没有理解核能和核动力系统的真正含义。

以前写过一篇“辽宁舰烧什么油”的文章,里面我提到过:“辽宁舰和美国的航空母舰都是用蒸汽轮机作为最终驱动。”然而很多人骂我是文盲,他们说:“美国的航母都是核动力,怎么可能用辽宁舰那种老掉牙的蒸汽轮机”。其实现阶段大型航空母舰除了英国“伊丽莎白女王”之外都还是用蒸汽轮机作为最终驱动,不管是常规动力还是核动力。当然,蒸汽轮机和老式的蒸汽机是两回事,不要看到“蒸汽”两个字就联想到一百多年前的蒸汽机,更不是用烧煤的那种锅炉。这是一个电站用的蒸汽轮机

下图为船用核动力系统的一个简单示意图,核反应堆→蒸汽发生器→主汽轮机和汽轮发电机→减速器和螺旋桨,这就是核动力系统的大概的流程。为什么我开头说没有理解核能和核动力系统的真正含义?我们都知道“核裂变”会产生非常巨大的能量,然而这些能量都是以“热”的形式出现,所以其实所谓的核反应堆只是一个“产热”工具,他的本质作用和烧锅炉是一样的。这样仅仅产热的核反应堆是不能直接让主轴和螺旋桨转起来的,这样就需要一个介质,那就是“蒸汽”,利用核反应堆热量将水变成高温高压蒸汽,然后这些蒸汽冲击蒸汽轮机叶片,叶片带动传动轴由减速器传递给螺旋桨,这才是核动力航空母舰的本质。下图2是常规动力蒸汽轮机驱动大概流程,其实我们可以发现不管是核动力还是常规动力画红框部分其实基本差不多,只是前面产热部分不一样。

核反应堆是怎样驱动航母行驶的?

水面舰艇的动力方式,从最早期的人力、风帆动力再到蒸汽动力,完成了向全化学能量发展演变的过程,在蒸汽动力形式中,通过燃烧煤炭或者重油/柴油等方式来加热淡水,产生大量的高压水蒸气,利用这一水蒸气来驱动涡轮旋转,从而实现将化学能转化成旋转工作的机械能,通过减速齿轮进一步减速之后驱动螺旋桨旋转,推动舰体向前运动。

到了上个世纪六十年代又进一步演化出了核动力形式,核反应堆工作原理其实和传统的蒸汽动力比较类似。

核反应堆内部发生可控的核裂变反应,释放出大量的热能,这些热能通过环绕和内置的冷却管不断的和另外独立的淡水锅炉管道进行热能交换,从而实现对淡水的持续加热,产生高压水蒸气,之后这种水蒸气通常就会一分为二,其中一份用来驱动涡轮旋转,产生旋转机械能之后,一方面用来带动发电机发电,另一方面就是用来驱动螺旋桨工作;第二份水蒸气就会被输往蒸汽弹射器,用来进行弹射舰载机使用。

相比于传统的烧煤或者烧重油的蒸汽动力而言,核动力方式动力更为充足,而且整个动力装置体积更小、自动化程度更好,最为关键的是核动力不需要设置巨大的烟囱,因为整个过程完全不需要外界空气。在整个服役期限内,核反应堆都最多只需要更换一次堆芯,美国现在航母专用核反应堆已经做到40年不更换堆芯的程度了。

核动力航空母舰从上个世纪六十年代末期就开始建造了,目前世界上拥有核动力航空母舰的国家只有美国和法国,其中法国是中型航空母舰,且只有一艘,美国拥有十二艘大型核动力航空母舰。

这个问题呢就回答到这里吧。

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