Ⅰ 请详细介绍一下核潜艇有哪几种核反应堆,工作原理有什么不同
目前核潜艇上的反应堆基本上都是压水反应堆.
另有一种高温气冷堆,还在试验中。
核潜艇的反应堆功率偏小,一般不会直接用到航母上。(法国戴高乐航母移植的核潜艇上的反应堆,结果问题多多,航母的最高航速只有27节,是世界上最慢的核动力航母,以至于它下一代航母可能要改用英国的燃气轮机。)
具体介绍:
核燃料组件:他是核燃料进行链式反应的核心部件。一般制作成二氧化铀,其中只有百分之几的铀235,而绝大部分是不直接参与核裂变的铀238.二氧化铀被烧结成圆柱形的小块,装入不锈钢或锆合金做的金属管中,称为燃料棒或燃料原件,然后把若干燃料棒有序的装入金属筒里组成燃料组件,最后把许多燃料组件垂直分布在核反应堆内
压力容器 是核反应堆的外壳,用来盛装核燃料及堆内部件,用高强度的优质合金钢制造而成,可承受几十兆帕的压力。在压力容器上有冷却剂的进出口。
压力容器的顶部封盖,可用来安置和固定控制棒驱动机构,压力容器顶盖有半圆形的,平顶的。
顶盖螺栓:用来连接、锁紧压力容器顶盖,使之与筒体组成一个完全密封的容器。
吊篮:是一个大圆筒,因为它是倒挂在压力容器里的,又像个篮子,因此称为吊篮 。采用吊篮一方面是易于固定反应堆内的部件,另外可以一次整篮子吊装核反应堆内的大部分部件,提高了装卸速度和减少了对人员的辐射时间。
中子源:插在核反应堆里,可提供足够的中子,是核燃料的点火器,达到启动核反应堆和提升核功率的作用。中子源一般由镭,钋,铍,锑等制作。中子源和核反应堆裂变产生的中子都是快中子,不能引起铀235的裂变,为了将其减速,需要在核反应堆中充满减速剂----纯净水。
控制棒:具有很强的吸收中子的能力,由控制棒驱动机构带动,可使控制棒在核反应堆内核燃料中上下移动,用来启动、关闭核反应堆,并可维持、调节核反应堆功率。控制棒一般用铪、银、铟、镉等金属制作。它们能够吸收中子,失去了中子核反应堆就无法燃烧,因此它能够控制反应。开始时控制棒插在核反应堆中,将中子源的中子吸收,反应堆处于关闭状态。如果要点燃核反应堆,开启核反应堆或让其火势加强,只需将一部分控制棒从核反应堆中拔出来即可,反之。如果要降低功率(核反应堆极少关闭,很麻烦),则将其插得更深。插得越深,吸收中子越多,反应速率越慢。
控制棒驱动机构:他是核反应堆的操作系统和安全保护系统 的执行机构,它严格按照系统或操作员的要求驱动控制棒在核反应堆内做上下移动,对核反应堆的功率进行有效控制。在危机情况下,还可以快速吧控制棒完全插入核反应堆以达到紧急停堆的目的
上下支撑板:用来固定燃料组件。核反应堆内充满了高温高压的纯净水(所以称为压水型核反应堆),他一方面流经核反应堆的堆芯,冷却核燃料,充当冷却剂,另一方面积存在压力容器里起到慢化中子的作用,充当慢化剂。冷却剂由核反应堆入口进入顺着压力容器四周的内壁下行,然后从吊篮下端上行经过核燃料对其进行冷却,最后从核反应堆出口流出
核反应堆一般都配置十几个辅助系统,共同组成一回路系统。
主冷却剂系统:核反应堆最主要的辅助系统是主冷却剂系统,它直接与核反应堆连接,在冷却核反应堆的同时也 带出热量,并通过蒸汽发生器传给二回路制造蒸汽,该系统是一条完全封闭的循环回路,主要设备除了核反应堆以外,还有冷却剂泵和一些大阀门,由于这个系统是一回路的大动脉,十分重要。
其他辅助系统基本都是从主冷却剂系统引出的分支,不直接与核反应堆连接。
净化系统:该系统可以连续取出一部分主冷却剂中的冷却水,通过离子交换等过滤手段,出去其中的杂质(包括可溶性和不可溶性的杂质),然后在输送回冷却剂系统,使核反应堆里的运行水质不断得到净化,始终保持纯净。净化的目的有两个,一是避免被污染的水对设备、管壁的腐蚀,减少设备故障,二是降低水中的放射性水平(因为水中有的金属杂质流经核反应堆时会被活化,使金属杂质本身也具有了放射性,致使核反应堆舱的放射性水平增高)。
水质监测取样系统:该辅助系统用于在核反应堆整个运行期间及时的取出主冷却剂系统的液体或气体样品进行水质分析、以便通过分析结果,监测装置运行情况,指导运行操作,主要分析项目是固体不溶杂质、氯离子、酸度值、氧离子、裂变产物在水中的含量。
化学物添加系统:在正常情况下,用于向主冷却剂系统添加联氨 、氢气、酸碱控制剂 等,主要目的是除去和减少冷却剂中的氧,抑制含氧过高的水对设备管壁的腐蚀(通常在高温状态下用氢气除氧,低温状态下特别是在启动核反应堆的过程中用添加联氨除氧);当核反应堆的控制棒因故卡死不能停堆时,通过该系统可以向核反应堆中注入中子吸收剂(如硼酸溶液),实施紧急停堆,以确保核潜艇的安全。
补水系统:一回路在工作时里面的水会减少,比如取样分析用水、设备泄露、停堆过程因为热胀冷缩冷却水减少等。该系统的作用便是制造、贮存和及时补充符合一回路用的高纯水。主要工作流程是:从船上的水箱取水 经过冷却器冷却 在专门的过滤器里进行过滤净化 由高压泵注入回路系统。
设备冷却水系统:在一回路中有一些设备在工作时会发热,如电机绕组、机械轴承、传动机构、压缩机汽缸等,为防止其过热烧坏,由该系统专门提供冷却后的淡水对发热部件进行不间断的冷却循环。该系统主要由设备冷却水泵、热交换器和辅助海水泵等组成
压力安全系统:核反应堆主冷却剂系统的压力可能由于某种原因迅速变化,必须进行有效的控制。如果压力过大,可能使一回路的设备遭到破坏,所以当压力值超过某个安全限值时,该系统的稳压器会自动喷放低温水进行降压,如果降不下来就会自动打开泄压阀进一步降压。当压力过低时,可能会使核反应堆内的水出现沸腾(气压越低,水的沸点越低),由于沸腾的水含有大量的不导热的气泡敷在核燃料棒的表面,影响核燃料的热量导出。严重时会烧毁核燃料棒,造成堆芯融化事故,因此必须及时提高压力。措施是开启稳压器中的电炉,加热冷却水。必要时也可以临时启动增压泵。
余热排出系统:核反应堆可能因事故紧急停堆,比如当主冷却剂系统的蒸汽发生器中的热交换管破损,就必须紧急关闭核反应堆,但是此时核反应堆内的裂变碎片还在继续衰变,并会维持很长时间,同时可以产生相当多的衰变热,这就需要通过余热排出系统及时带出这些热量,以保证核反应堆和整个装置的安全,即使在正常关闭核反应堆时也要启动该系统,以加快核反应堆的冷却速度。余热排出系统是一个单独的冷却水回路,该系统从主冷却剂系统引出一部分海水冷却器里冷却后,再送回主冷却剂系统。
安全注射系统:当一回路的设备或管路发生较大的破损,冷却水大量向系统外泄露(即失水事故)时,为了保证核反应堆不被烧坏,该系统强迫向核反应堆中注入大量低温水以除去衰变热。该系统的主要设备是高压注射泵。
放射性废物处理系统:主要用途是收集、贮存、排放来自一回路的放射性废水、废气、固体废物。废物的主要来源是一回路中多余的冷却水或设备泄露水。设备去污冲洗及人员洗涤用水、过滤后的废树脂、被污染的工具和擦拭物等。该系统主要设备是废水贮存箱,一般放在核反应堆舱的底部
去污系统:用于除去设备、阀门、管道和附件等表面的放射性沉积物
Ⅱ 什么是活性水天年素净水器净化后的水是活性水吗
活性水,就是将普通饮用水经过砂滤、炭滤、膜滤等多层过滤后,再经过具有纳米技术的电生离子交换设备,将水中对人体有害的酸性物质分离出去,而保留水中的矿物质离子,具有弱碱性、小分子团特征的新一代饮用水。
活性水,是弱碱性水,符合人体弱碱性内环境要求,可以为细胞的生命运动提供良好的内部和外部环境,让细胞更具活力。
活性水,是小分子团水,它将13个左右水分子抱成一团的普通水改造成为6个水分子抱成一团的“六角水”,这种水运动速度快、渗透性好、溶解力强,喝下后能够快速被人体吸收,比大分子团水(如矿泉水、山泉水、自来水、纯净水等)更好地溶解代谢产物,起到有效清除体内垃圾的作用。体内垃圾少了,疾病自然就少了。
Ⅲ 重水,硬水,软水,自由水,分别是什么水
重水
重水与普通水看起来十分相像,它们的化学性质也一样,不过某些物理性质却不相同。普通水的密度为1克/厘米3,而重水的密度为1.056克/厘米3;普通水的沸点为100℃,重水的沸点为101.42℃;普通水的冰点为0℃,重水的冰点为 3.8℃。此外,普通水能够滋养生命,培育万物,而重水则不能使种子发芽。人和动物若是喝了重水,还会引起死亡。不过,重水的特殊价值体现在原子能技术应用中。制造威力巨大的核武器,就需要重水来作为原子核裂变反应中的减速剂
重水和普通水一样,也是由氢和氧化合而成的液体化合物,不过,重水分子和普通水分子的氢原子有所不同。我们知道,氢有3种同位素。一种是氕,它只含有一个质子。它和一个氧原子化合可以生成普通的水分子。另一种是重氢 ———氘。它含有一个质子和一个中子。它和一个氧原子化合后可以生成重水分子。还有一种是超重氢———氚。它含有两个中子和一个质子。
重水可以通过多种方法生产。最初的方法是用电解法,因为重水无法电解,这样可以从普通水中把它分离出来。还有一种简单方法是利用重水沸点高于普通水通过反复蒸馏得到。后来又发展了一些其他较佳的方法。
然而只有两种方法已证明具有商业意义:水——硫化氢交换法(GS法)和氨——氢交换法。
GS法是基于在一系列塔内(通过顶部冷和底部热的方式操作)水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中,水向塔底流动,而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移,而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和冷段的接合处排出,并且在下一级塔中重复这一过程。最后一级的产品(氘浓缩至高达30%的水)送入一个蒸镏单元以制备反应堆级的重水(即99.75%的氧化氘)。
氨——氢交换法可以在催化剂存在下通过同液态氨的接触从合成气中提取氘。合成气被送进交换塔,而后送至氨转换器。在交换塔内气体从塔底向塔顶流动,而液氨从塔顶向塔底流动。氘从合成气的氢中洗涤下来并在液氨中浓集。液氨然后流入塔底部的氨裂化器,而气体流入塔顶部的氨转换器。在以后的各级中得到进一步浓缩,最后通过蒸馏生产出反应堆级重水。合成气进料可由氨厂提供,而这个氨厂也可以结合氨——氢交换法重水厂一起建造。氨——氢交换法也可以用普通水作为氘的供料源。
利用GS法或氨——氢交换法生产重水的工厂所用的许多关键设备项目是与化学工业和石油工业的若干生产工序所用设备相同的。对于利用GS法的小厂来说尤其如此。然而,这种设备项目很少有“现货”供应。GS法和氨——氢交换法要求在高压下处理大量易燃、有腐蚀性和有毒的流体。因此,在制定使用这些方法的工厂和设备所用的设计和运行标准时,要求认真注意材料的选择和材料的规格,以保证在长期服务中有高度的安全性和可靠性。规模的选择主要取决于经济性和需要。因而,大多数设备项目将按照用户的要求制造。
最后,应该指出,对GS法和氨——氢交换法而言,那些单独地看并非专门设计或制造用于重水生产的设备项目可以组装成专门设计或制造用于生产重水的系统。氨——氢交换法所用的催化剂生产系统和在上述两方法中将重水最终加浓至反应堆级所用的水蒸馏系统就是此类系统的实例。
专门设计或制造用于利用GS法或氨——氢交换法生产重水的设备项目包括如下:
6.1. 水——硫化氢交换塔
专门设计或制造用于利用GS法生产重水的、用优质碳钢(例如ASTM A516)制造的交换塔。该塔直径6米(20英尺)至9米(30英尺),能够在大于或等于2兆帕(300磅/平方英寸)压力下和6毫米或更大的腐蚀允量下运行。
6.2. 鼓风机和压缩机
专门为利用GS法生产重水而设计或制造的用于循环硫化氢气体(即含H2S 70%以上的气体)的单级、低压头(即0.2兆帕或30磅/平方英寸)离心式鼓风机或压缩机。这些鼓风机或压缩机的气体通过能力大于或等于56米3/秒(120 000 标准立方英尺/分),能在大于或等于1.8兆帕(260磅/平方英寸)的吸入压力下运行,并有对湿H2S介质的密封设计。
6.3.氨——氢交换塔
专门设计或制造用于利用氨——氢交换法生产重水的氨——氢交换塔。该塔高度大于或等于35米(114.3英尺),直径1.5米(4.9英尺)至2.5米(8.2英尺),能够在大于15兆帕(2225磅/平方英寸)压力下运行。这些塔至少都有一个用法兰联结的轴向孔,其直径与交换塔筒体部分直径相等,通过此孔可装入或拆除塔内构件。
6.4. 塔内构件和多级泵
专门为利用氨——氢交换法生产重水而设计或制造的塔内构件和多级泵。塔内构件包括专门设计的促进气/液充分接触的多级接触装置。多级泵包括专门设计的用来将一个接触级内的液氨向其他级塔循环的水下泵。
6.5. 氨裂化器
专门设计或制造的用于利用氨——氢交换法生产重水的氨裂化器。该装置能在大于或等于3兆帕(450磅/平方英寸)的压力下运行。
6.6. 红外吸收分析器
能在氘浓度等于或高于90%的情况下“在线”分析氢/氘比的红外吸收分析器。
6.7. 催化燃烧器
专门设计或制造的用于利用氨——氢交换法生产重水时将浓缩氘气转化成重水的催化燃烧器
硬水
所谓"硬水"是指水中所溶的矿物质成分多,尤其是钙和镁。硬水并不对健康造成直接危害,但是会给生活带来好多麻烦,比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。
水是一种很好的溶剂,能有效去除污物杂质。纯水--无色、无味、无臭,被称作是"通用溶剂"。当水和二氧化碳结合生成微量的碳酸时,水的溶解效果更好。当水流过土地和岩石时,它会溶解少量的矿物质成分,钙和镁就是其中最常见的两种成分,也就是它们使水质变硬。水中含钙、镁等矿物质成分越多,水的硬度越大。
在英国一般用以下指数表示水硬度:
硬度范围 软 轻硬度 中硬度 高硬度 超强硬度
所溶矿物质(毫克/升水) 0 - 17.1 17.1 - 60 60 - 120 120 – 180 180 & 以上
软水
软水
soft water
只含少量可溶性钙盐和镁盐的天然水,或是经过软化处理的硬水。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为 1.0~50 毫克/升后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水,但在工业上若采用此法来处理大量用水,则是极不经济的。软化水的方法有:①石灰 -苏打法 。先测定水的硬度,然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠,硬水中的钙、镁离子便沉淀析出:
Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
CaSO4+Na2CO3CaCO3↓+Na2SO4②磷酸盐软水法。对于锅炉用水,可以加入亚磷酸钠(NaPO3)作为软水剂,它与钙、镁离子形成络合物,在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出,从而不会形成水垢。此法不适合于饮用水的软化。③离子交换法。沸石和离子交换剂虽然都不溶于水,但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应,使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用,故此法是既经济又先进的软水法。
自由水
自由水
(free water)不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。水在细胞中以自由水与束缚水两种状态存在,由于存在状态不同,其特性也不同。因此,在细胞中所起的作用各异。由于两者的比例不同,会影响到原生质的物理性质,进而影响代谢的强度。自由水占总含水量的比例越大,使原生质的粘度越小,且呈溶胶状态,代谢也愈旺盛。
Ⅳ 反应堆是什么东西
反应堆的原理比较复杂,为了能使你听懂,我用通俗的语言来讲解。核反应堆的种类不下几十种,我只以最常见的压水堆为例讲一讲。
反应堆是指能维持和控制核裂变链式反应的装置,因为第一个试验反应堆确实是用石磨堆起来的,所以一直就叫“堆”。核潜艇上装的核反应堆基本都是一个类型,叫做压水型核反应堆,简称压水堆。核反应堆里的核心部件是堆芯,由核燃料组成,核燃料被点燃后,就像锅炉被点燃一样可以发出很高的热量,这些热量又被利用来加热水,把水变成蒸汽,蒸汽推动汽轮机旋转进而带动螺旋桨转动,使潜艇前进。所以核反应堆又叫原子锅炉,其作用与普通锅炉是一样的,都是提供热源。
反应堆的结构比较简单,主要由以下组成:
核燃料——它是进行核裂变链式反应的核心部件,一般制作成二氧化铀(UO2),二氧化铀中只含有百分之几的铀235可以进行裂变反应,而绝大部分是不直接参与核裂变的铀238。我们就是用中子不断来轰击铀235使之裂开,同时产生热量。
压力壳——核反应堆的外壳,用来盛装核燃料及堆内部件,用高强度的优质钢锻造而成,可承受几十兆帕(几百个大气压)的压力。
控制棒驱动机构——它是核反应堆的操作系统和安全保护系统的“前线”执行机构,严格按系统或操纵员的要求驱动控制棒在核反应堆内移动,对核反应堆功率进行有效控制。在危急情况下,可利用加速器快速把控制棒插入核反应堆内,达到紧急停堆的目的。控制棒具有很强的吸收中子的能力,用来启动、关闭核反应堆,并可维持、调节核反应堆功率。控制棒一般用铪(Hf)、银(Ag)、铟(In)、镉(Cd)等金属制作。
中子源——提供中子,用来启动核反应堆和提高功率
。
核反应堆内充满了高温高压的纯净水,流经堆芯,把核裂变产生的热量带走。由于核反应堆内充满了高压的水作为核燃料的冷却剂,所以叫压水型核反应堆。