当航母的核燃料用尽时,会发生什么…

今天我们来回答一位网友提出是杏耀的问题。 前面写切尔诺贝利是杏耀的时候我们聊过目前使用较为广泛是杏耀的几款核反…

今天我们来回答一位网友提出是杏耀的问题。

前面写切尔诺贝利是杏耀的时候我们聊过目前使用较为广泛是杏耀的几款核反应堆类型,其中轻水反应堆分为压水堆和沸水堆两种。核电站、航母和核潜艇使用的核反应堆为轻核反应堆中的压水堆,另外中国大陆使用的轻水反应堆的核电站所用的反应堆全部是压水堆。

压水堆结构简图

压水堆的工作原理在切尔诺贝利系列第一篇中描述过这里就不再赘述,点击这句话跳转阅读之前的文章。这里我们来聊一下核动力舰艇的燃料问题。和常规舰艇比起来核动力舰艇的优势之一就是续航力几乎无限:只要补给品足够船员生活,船上的其他配套系统也没有问题,核动力舰艇基本上是想跑多远就能跑多远,在海上想呆多长时间就能呆多长时间。

美国海军曾出动三艘核动力舰艇

完成过不靠岸环球航行

美国海军核潜艇甚至在上世纪中后期

完成过水下环球航行

(图源:National Interest)

USS Triton SSRN-586

该艇完成水下环球航行的艇员名单

(图源:http://garrygray.tripod.com/atws/

around_the_world_submerged.htm)

核反应堆中的燃料是以燃料棒的性质加进去的,核反应堆的堆芯中有数以百计的核燃料棒,这些核燃料棒为核动力舰艇巡游大洋提供了澎湃的动力。但是核燃料使用时间长了就会成为无法继续维持核反应但仍然具有辐射性的乏核燃料,这个时候就需要进行燃料更换。

舰用核反应堆的燃料更换一般在大修期和舰艇其他系统的检修同步进行,和常规动力舰艇更换燃料的方式不一样的是核动力舰艇更换燃料的过程较为复杂且危险性较大。核反应堆在加入新的核燃料之前需要处理旧的燃料棒,基本操作是先打开核反应堆堆芯的顶盖,用吊车将堆芯中的旧燃料棒拔出来然后送到冷却池里进行冷却。旧燃料棒被送走后,用吊车往堆芯里重新吊装新的燃料棒。

取出燃料棒的过程大致如上图所示

这是福岛核电站在事故后

从堆芯中取出核燃料棒

切尔诺贝利核电站更换燃料棒

填入了新的燃料棒不等于更换工作的结束,最令人头疼的一步是旧燃料棒的处理问题,因为其中的乏核燃料依然具有比较危险的放射性。最初的处理手段是直接填埋,但是很快人们就发现这种方法不靠谱,现在比较流行的做法是放入乏燃料池冷却一段时间(以年为单位计算),燃料池中主要加入的是含硼的水;并配有相应的冷却系统给乏燃料池降温。

乏核燃料由吊车吊运进池内的格栅中冷却后的乏核燃料会被放入干式储存桶,干式储存桶为钢材料和混凝土结合,内层为钢材料,外层为混凝土以减少核辐射。干桶主要用于西方国家的核电站和核废料场,俄罗斯的储存方式是将这些核废料埋坑里:挖一个巨大的储存坑后,将大坑分为若干个储存区,整个储存坑从内到外使用加固混凝土。

干式储存桶的一个缺点是实际使用寿命没有设计的长

关于作者: xiyang8

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