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核动力船原理(核动力宇宙飞船的原理是什么?)
来源:www.shuishangwuliu.com    时间:2023-03-06 22:58    点击:86   编辑:admin

一、核动力宇宙飞船的原理是什么?

首先目前的核动力运用仅限于核裂变, 也就是利用放射性元素,如铀,钚在放射性裂变时产生的热量,加热水,产生的水蒸气推动汽轮机,然后产生动能。

其他部分的原理和一般的蒸汽机是一样的,只是在来源上把原来的烧煤替换成放射性核燃料

二、核动力原理是烧开水吗?

原理是烧开水

核动力航母驱动原理其实和常规动力航母没什么区别,无非就是烧开水的方式不同罢了,核动力使用的是“原子锅炉”,而常规动力航母使用的则是“燃油锅炉”,但是归根结底二者都是一种被称为蒸汽轮机的动力装置,原理都是通过烧开水然后产生高温高压的蒸汽,通过蒸汽驱动气轮机运行,最后推动螺旋桨旋转。

以美军尼米兹级航母为例,它的动力装置就是两具西屋电气公司生产的功率各130000马力的A-4W反应堆以及4具蒸汽轮机,所以别再说什么蒸汽轮机落后了,核动力也不过如此!

航母用核动力反应堆虽然是烧热水,但是与传统的燃油锅炉不同,它具有两个回路系统,并且反应堆烧的热水并不直接生产水蒸汽。反应堆的核燃料棒发生核裂变反应释放出大量热量,这些热量会加热反应堆中的高压纯净水,这些纯净水通常被称为冷却剂,在被加热后会由冷却泵推动至蒸汽发生器,然后将热量传导至二回路中的水,这些水被加热后产生水蒸汽,然后水蒸汽经由轮气机的狭小喷嘴后增压增速,最后喷射至轮气机叶片使其转动,轮气机主轴转动后带动螺旋桨旋转,推动航母前进。

那怎么控制航母的航速呢?航母的航速取决于螺旋桨的转速,而这个转速又是由蒸汽的产生量决定的,蒸汽的产量则是由反应堆燃料棒的核裂变速率决定的,那怎么有效控制燃料棒的裂变过程呢?这就需要说到插入反应堆中心的控制棒!核反应堆控制棒通常是由硼和镉这些容易吸收中子的材料制造而成,当它完全插入反应堆中心,由于吸收大量中子会让反应堆停止裂变反应,而抽出一点就能让反应堆低功率运转,如果要增加反应堆功率,那就再拔出一点,减少吸收中子量,让更多中子参与裂变反应,这样就能产生更多热量和水蒸汽,也就直接提高了螺旋桨的转速和航母航速,所以核动力航母的航速实际上是由反应堆控制棒的插入深度控制的!

使用核动力的好处显而易见,一公斤铀235燃烧产生的能量相当于2500吨煤炭,因此核动力航母具备了几乎无限续航性,1964年美国的“企业”号航母就曾经在全程不进行燃料补给的情况下,用64天完成了全球航行!

(企业号核动力航母与长滩号核动力巡洋舰环球航行)

但是与民用发电站的核燃料棒(二氧化铀陶瓷芯块)不同,航母因为体积相对狭小,换装核燃料棒相当麻烦,而且成本极高,因此一次装填燃料最好能做到像福特级一样永久性不更换燃料棒,即使再次也要如尼米兹级一样13年才需要换一次燃料棒,这样做自然减免了核燃料棒繁复的燃料棒更换过程,但是这也要求核燃料棒的铀235丰度特别高!

(航母核反应堆)

民用发电站的铀棒只需要达到3%的丰度就行了,而航母和核潜艇所使用的则是高浓度铀甚至是武器级铀,比如尼米兹航母的A-4W压水反应堆使用的是丰度40%的铀燃料棒,而俄亥俄级核动力潜艇则使用的是丰度在90%以上的武器级铀。

(俄罗斯失事的库尔斯克号核动力核潜艇中的核燃料棒)

除了核动力装置之外,为了防止单一的动力装置出现故障,核动力航母通常还会配备备用常规动力,以防不时之需!尼米兹级航母一共有四个五叶螺旋桨,在每个螺旋桨驱动轴上都配备了一个功率8000KW的柴油机作为备用动力,在核动力反应堆出现故障时就可以马上启动柴油机运行,未雨绸缪,有备无患!

三、核动力飞船怎么形成?

核动力飞船原理:反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能,将推进剂(如液态氢)注入,推进剂会受热迅速膨胀,然后从发动机尾部高速喷出,产生推力。

四、核动力宇宙飞船的原理是什么?

核动力飞船对于核动力的利用方式有3种:

第一种方法:太空没有水或者空气这种介质,不能采用螺旋桨而必须利用喷气的方式。反应堆中核子的裂变或者聚变产生大量热能,我们将推进剂(如液态氢)注入,推进剂会受热迅速膨胀,然后从发动机尾部高速喷出,产生推力。这种方法目前最容易利用。

第二种方法:核反应堆会产生很多高速移动的离子,

这些高能粒子移动速度非常快,从而可以使用磁场来控制它们的喷射方向。这和离子火箭的原理相似,从火箭尾部喷射出高速移动的离子,从而使火箭产生反冲运动。这种方法的优点是推动比异常大,无需携带任何介质,持续性强。

第三种方法:利用核爆炸。是一个大胆而疯狂的方式,不再是利用受控的核反应,而是利用核爆炸来推动飞船,这已经不是一种发动机了,它被称为核脉冲火箭。这种飞船将携带大量的低当量原子弹,一颗颗地抛在身后,然后引爆,飞船后面安装一个推进盘,吸收爆炸的冲击波推动飞船前进。这个在1955年被以猎户座计划(Project

Orion)命名的项目,最初计划携带2千颗原子弹,利用它把宇航员于1965年送往火星,1970年送到土星。船上可以装载150人,以及数千吨的载重,使得他们生活相对很舒适。猎户座计划后来胎死腹中的原因之一,在1963年美苏签定禁止大气层核试验条约之后,猎户座计划研究于1965年终止。

当然,现在所有的项目都仅限于理论阶段,连美国都无法制造出核动力的火箭发动机

五、核动力航母的工作原理是什么?

工作原理是以核反应堆为动力装置进行推动。 核动力航母主要是通过核反应堆工作产生热量,由循环系统里面的水吸收,然后推动叶片做功,这就实现了内能转化为动能,然后这个动能可以转化为电能供全航母使用。核动力航母更换一次燃料可以连续航行50万海里,用不着海外基地的支援。 是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇。依靠核动力航空母舰,一个国家可以在远离其国土的地方、不依靠当地机场情况下对别国施加军事压力和进行作战。