如果有人對你説004上釷基熔鹽堆,請不猶豫,反手給他一耳光,老子才不是科盲!_風聞
swat_lzpd-13小时前
釷基熔岩堆的不周延科普
首先我們要了解一下普通的航母核動力壓水堆的工作原理。
就是物理課上講的經典核裂變鏈式反應。
涉及到平時在物理書上不會了解的知識點:核裂變鏈式反應後產物。
常規以鈾²³⁵或鈽²³⁹為元素進行核裂變鏈式反應,它反應後會產生其他的放射性同位素。這些重原子核有些是可以在中子衝擊下再次裂變釋放能量。有些則會吸收中子,讓鏈式反應無法進行。
其中後面一種情況嚴重到影響對中子的控制時會被稱為反應堆毒物。
更坑的是有時候這種“反應堆中毒”會嚴重影響鎘棒(經典反應堆控制組件)對中子的控制,即
☆當你發現反應堆功率輸出下降速度很快,以為是鎘棒插得太深減緩鏈式反應,把鎘棒抽淺,結果毒物吸收中子不及鏈式反應快,中子大量反應射出,鏈式反應幾秒內,功率以指數倍增,就是切爾諾貝利的爆炸。
而前面一種情況則很浪費,因為理論上添加的鈾²³⁵或鈽²³⁹只有很少“大至15%~30%”參與了鏈式反應釋放能量,然後變成了其它的同位素比如鈾²³⁸,而以鈾²³⁵或鈽²³⁹的鏈式反應出來的中子不足以讓這些剩下的重核同位素燃料反應下去。畢竟鈾²³⁵是刷爆全國電網電錶用離心機羣才能得那麼一點點。鈽²³⁹則要建重水堆生產都不便宜。而這些反應堆的剩餘同位素高輻射,高毒,半衰期特別長,有些甚至按億年計。
於是能否讓鏈式反應一條龍的燒下去,外置添加中子源把能用中子轟開的重核同位素一條龍“燒乾淨”!
一來提升燃料效率,降本增效。
二來減少毒廢,減輕反應堆後續處理的費用,降本增效²!
雙贏²
這就是釷基熔鹽堆的研發背景
☆燃料上玩花樣
既然要把鈾²³⁵,鈽²³⁹這些經典反應堆燃料的後續重核再添加中子裂變反應掉,就要有兩個頭疼的前置工作:
一,把狂吃中子的“毒物”像醫院透析那樣過濾出來;
二,補一些重核,與反應堆中已有的經典核反應後產生重核同位素繼續反應。
當然外置中子源也要!
為什麼頭疼?
經典核反應堆,鈾²³⁵,鈽²³⁹是不可以直接曝露在反應堆中的,例如壓水堆,就説一堆小白吵吵上艦的“玲瓏”,其核燃料是密封在鋯⁴系列合金外殼內的,是有外殼的固體燃料,沒法直接3透析過濾“毒物”,添加新“燃料”與反應後的“燃料渣”再次反應。
於是有大聰明想把核燃料做成液體!
可是,有很多問題,高腐蝕,難儲存什麼就不説了,只要是水溶液,就會因為高温高壓在反應殼內產生氫和氧,然後就是日本福娃那下場。
到了六七十年代,終於有智者提出上鹽!
畢竟離子態的東西又可以濾出毒物,又可以方便添加新燃料一條龍後續反應。
釷,自然界中幾乎全是可反應的釷²³²,在反應堆中:(Deepseek)
1. 中子俘獲:當釷-232在反應堆中吸收一箇中子後,它會變成釷-233。
2. 第一次衰變:釷-233不穩定,通過β衰變,半衰期約為22分鐘,變成鏷-233。
3. 第二次衰變:鏷-233也不穩定,通過β衰變,半衰期約為27天,變成鈾-233。
4. 真正的燃料:鈾-233
鈾-233是一種優質的易裂變同位素,就像鈾-235和鈈-239一樣。它可以在吸收一箇中子後發生裂變,釋放出巨大能量和更多中子,從而維持鏈式反應。
最最重要的是
釷這刁毛
種花家有的是!
★釷基熔鹽堆的四迴路
如上所述,釷基熔鹽堆的一回路是熔鹽離子態的核燃料,既是燃料,又是冷卻劑,是高温高輻射的,不可能直接用來做功,推大軸,發電都不要想!
二回路是純淨的熔鹽,理論上無輻射,把一回路的熱帶出來,但眾所周知,熔鹽推不了輪機,所以~
三迴路,上超超臨界水或超臨界二氧化碳,二回路700℃左右,三迴路直接做成超超臨界發電,或制氫,美滋滋!
四迴路,就是降温後普通的不怎麼超臨界的燒開水推蒸汽輪機,傳統可靠。
★釷基熔鹽堆上航母
先撇開這個鹽怎麼選擇,怎麼有利於中子的增殖反應,這個鹽多貴多難搞,還要防☆氚脆☆!
釷基堆首先要有外置中子源以外能激勵堆中燃料原有重核與釷²³²受中子轟擊生成鈾²³³一起鏈式反應。這個外置中子源就是艦船平台不可接受的安全隱患。作戰艦船是不可能像民船在低海況下四平八穩;更何況戰鬥中近失爆炸或被直接擊中的爆震,這個中子源一旦失效,全艦失去動力直接GG!如果破損,比殉爆還go dead!
其次,持續添加含釷²³²的熔鹽這個不難,像管理使用艦用燃油一樣。但是透析過濾出來的高温高輻射毒廢物,在艦船上怎麼處理?
這可不像內燃機安個排氣管就可以的!
再次熔鹽,字面意思常温是固體的鹽,600℃以上高温才是液態,才是參與增殖反應,而低於這個温度,冷卻成一坨坨的固體鹽,想想當年前蘇聯紅海軍玩液態鉛鉍金屬堆的下場吧那玩意熔點才125℃都把紅海軍搞死搞殘了,一旦因為故障,戰鬥損傷停堆,熔點500~600℃熔鹽凝固了,用什麼手段重啓一二回路,用光劍?用原力嗎?
最後,就算有光劍和原力解決一二回路的熔鹽保温,也假設沒有氚脆的煩惱,熔鹽堆像壓水堆一樣皮實耐操擼棒性強,可他就要四個迴路才能用水發電,或做功!(艦船上用三迴路高温超臨界二氧化碳,這不是自帶危化品上戰場嗎?)你猜200MW有多大?我猜一條福特都裝不下。可推福特要400MW!!!
orz!
如果再有人跟你説004用釷基熔鹽堆,
請不要猶豫!
果斷反手一把掌:
老子不是沙壁!