核动力是什么燃料-核动力是怎么产生的( 二 ) _百科达人

3，有多少比例的核子能可以转化为轴动力？
必须明确舰船反应堆的总热功率和轴功率两者的区别，否则会闹笑话。
所谓的热总功率，就是舰船反应堆能通过高压蒸汽对外输出的总功率值；而轴功率，是指反应堆输出的蒸汽热能，通过机电系统，能转换成推进轴系，加载到推进螺旋桨上的最大实用功率值。两者的数值差异是很大的，一般轴功率只能达到热功率的十几个百分点就不错了。
例如，美国俄亥俄级核潜艇的反应堆是S8G、海狼级是S6W，这两种堆的热功率都是250兆瓦，也就是25万千瓦，但他们的最大轴输出马力，只有6万轴马力。
11万吨的福特级核动力航母用两台A1B新型反应堆，转换出的最大轴输出功率只有不到30万马力！而小鹰级的轴输出马力只有28万马力，辽宁舰的轴功率也在25万马力以上，乍看还不如海狼级的一台S6W反应堆的25万千瓦的热功率大。
但福特级两台A1B的实际热功率总值是超过65万千瓦的，因此，用核潜艇的动力包，强行推动核动力航母远远不够用。
从热功率到轴马力的转换率越高，说明一国的机电整体水平越高。过去美国在这方面的水平超越苏俄和中英法，但我新一代核潜艇的能量转换率已经赶上了美国的最新水平。
4，航母上的反应堆占多大体积？
舰船核动力包相对于陆地核电站，最大的特点就是总体积大大压缩，核潜艇的反应堆尤其小巧玲珑，但相同体积的能量密度却比陆地核电站大得多，所用的核燃料的丰度也高的多。
一个百万千瓦级的陆地反应堆，核燃料棒总重在一两百吨，核燃料棒铀235的浓度只有3%到10% 。尼米兹级或福特级，每台反应堆的热功率在30万千瓦以上，装入的核燃料总量不超过4吨。而俄亥俄级的S8W反应堆，装入的铀235的总重只有140公斤！
俄亥俄级的单台S8G 压水堆装置，采用美海军标准压水堆装置热线图，一台反应堆，两个动力循环分系统，每个分系统中包含一、二回路支回路，共用减速齿轮箱，单轴，推进一部七叶大侧斜螺旋桨。
一回路系统 S8G 自然循环压水堆，热功率250MW，堆芯直径1.6m，高度1.7m，燃料元件约60 盒。采用板状元件，铀锆合金燃料，铀 235 富集度为 40％，包壳材料为锆-4 合金，铀235 燃料初始装载量约为140kg 。堆芯功率密度为80MW/m3 。反应堆采用铪控制棒，用于控制后备反应性，使堆芯具有长寿命。一回路系统压力为16MPa，冷却剂进入反应堆入口温度280℃，出口320℃，冷却剂流量约 3600t/h，主循环泵功率 169kW 。
由上可见，庞大的俄亥俄战略核潜艇，其反应堆核心部分，只是一个不到一人高的“金属罐”而已，其他核潜艇的反应堆也差不多这么大。这类反应堆用的都是“铀锆合金燃料板”，通过特殊工艺让高浓度铀渗透到金属锆合金中去，作为反应堆燃烧材料。而不是民用核电站那种二氧化铀陶瓷块。能量密度成百倍的提高。
5，核航母不用换燃料？
从尼米兹级核动力航母和海狼级核潜艇以后批次，美海军越来越强调用武器级铀235作为舰船反应堆的燃料，追求越来越长的换料周期，提高出动效率。核动力航母和核潜艇换料都要“开膛破肚”，航母一次换料就需要三年；而核潜艇一旦换料，就必须破坏耐压壳，会让核潜艇的安全系数大大降低，因此到了最新的弗吉尼亚级核潜艇，美国人已经达到了核燃料——反应堆壳体——艇体的寿命都是35年，潜艇全寿命期内都不用换料了。
而尼米兹级航母的船体寿命是50年，使用20多年后，仍然必须换一次料，把反应堆和燃料板一起换掉。现在传说福特级的反应堆可以直接使用50年，一生都不用换料？这是以讹传讹！实际上福特级到2038年也是必须换料的，美海军内部说得很清楚。
即使武器级铀制成的燃料板不用换，反应堆本身也很难有超过40年的安全寿命。弗吉尼亚级能做到30多年全不换，已经是逆天的高技术了。
6，核弹头的原料可以拆解装到航母上去吗？
俄国和其他大国的核潜艇和其他核动力船舶，所用的核燃料的丰度，基本都没有达到武器级铀燃料的浓度，仍然普遍采用20%到40%的核燃料，其中原因复杂：用武器级铀235能量密度高，寿命长，但提炼到如此高的浓度，铀浓缩过程中消耗的电力也是惊人的。美国人用得起，是因为美国人有钱。特别是最近这些年，他们大量的核弹头到了服役寿命被拆解，可以直接取出内部的超高浓缩铀用来生产燃料板。
那么俄罗斯有更多的核弹头同样拆解了，俄罗斯人为何不直接用呢？很简单，俄罗斯现在没钱，他拆出来的核武铀块，居然99%出口美国用来换外汇了！