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。
一开始张逸华觉得这种代表着世界顶尖水平的技术与中国的国情尚有差距所以只是对其加以关注而已并没有想到自己的有生之年能够冲击这项技术。随着中国经济实力越来越强技术上与国际先进水平的差距越来越小张逸华的心便开始活动了。在他看来如果能够有机会参与一项世界领先的技术研究也就不枉今生了。
林振华对于这些事情多少有些了解氦气轮机这个词张逸华在集团办公会议上也已经说过不止一次了。集团曾经研究过这个项目的可行性最后的结论是涉及到的技术环节太多未来的市场前景也不够明朗像这样的项目如果没有国家牵头仅凭一家企业的力量去做是非常困难的。
林振华没有想到的是在汉华集团否决了这个项目之后张逸华居然走了一条“曲线救国”的道路拉着海军把这个项目又重新提出来了。
“林总这一次和过去不一样。”张逸华向林振华解释道“过去咱们没有国家的支持靠咱们汉华一家来做肯定是不行的很多方面的技术人才和技术积累都不足。但这一次就不同了科工委的洪丰副主任说了要调集全国的精兵强将来攻克这个难题。在前期华青大学核能技术研究院的教授们已经做了许多开创性的工作只要把生产部门的力量投入进去突破这个技术难关是完全有把握的。”
“老刘你的看法呢？”林振华扭头看着刘向海。
刘向海笑道：“我是搞推进器的对于核能和热机这方面没有发言权。不过科工委组织的几次技术论证会我都参加了从专家们的意见来看咱们国家突破氦气轮机技术的条件已经成熟了现在就差一把火候了。”
林振华也笑道：“呵呵如此说来我就是那把火候了？说说吧需要我做什么？”
“人财物。”刘向海伸出三个手指头。
“人财物这些我都出了那还要你们干什么？”林振华笑呵呵地问道。
刘向海道：“当然不可能全让你出了。人主要是老张他们这个团队这段时间可能需要征用一下了。你们汉华这些年搞工业汽轮机和燃气轮机积累下不少经验搞氦气轮机少不了你们这次精锐的团队。”
林振华点点头道：“这个没问题。不过老张你得留下一半的队伍公司里工业汽轮机和燃气轮机的研发和技术服务不能停下明白吗？”
“林总你放心吧我早就安排好了。”张逸华答道。
林振华向刘向海递去一个无奈的表情说道：“老刘你看看老张的一颗心早就飞到你这里来了我想留又能留得住吗？”
“都是为国家做事嘛分什么你的我的。”刘向海大大咧咧地说道拿人家的团队来给自己干活他可是一点也不心疼的“人的方面还有就是希望汉华能够支援我们一些优秀技工氦气轮机的试制需要有高素质的工人来完成这方面汉华的实力也是其他企业无法匹敌的。”
“我手里还有一些从欧洲招聘来的高级技工我打听过他们有过同类产品的加工经验到时候可以让他们来发挥一些作用。”林振华道。
“那可太好了。”刘向海道“我就说嘛小林绝不是小气的人涉及到国家的事情你是肯定不会藏私的。”
“好了人都答应给你了就没我的事情了吧？我先走了……”林振华做出一个转身欲走的样子不过脚底下却纹丝没动。他记得刘向海说的是“人财物”三项现在刚说完“人”呢。
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