航母核动力到底是什么原理来驱动的？

梁老师说事为您回答这个问题。

一说核动力，很多人感觉这技术非常的高大上。

这种感觉没错，世界上能掌握核动力的也就有数几家。

而航母算是一种稀罕装备，但还是有一部分国家会制造。

比如像日本这样的国家还能造一个出云级出来，说是驱逐舰，明眼人一眼就能看出来，这其实就是航母。

毕竟那全通甲板，那么直流，谁家驱逐舰上装这种全通甲板？

但要说给航母装上核动力的，这确实是少之又少。

在这其中美国算是拔得头筹的国家，独一家，十一艘航母，一水全是核动力。

再有就是法国的戴高乐号航母，也是一艘核动力航母。

怎么说呢？

戴高乐号虽然是一艘核动力航母，但这航母的作战效能不见得比常规航母好到那里去。

所以一说航母，再加上核动力，这妥妥的高大上的装备。

但这种高大上的装备，还是离不开蒸汽轮机这种使用了上百年的古老装备。

这其实也是没有办法的事。

毕竟核能说到底，他就是原子和中子之间的各种姿势的碰撞，在这些碰撞中从而散发出了巨大的热能。

这种热能的出现，取个暖还行，但想直接做其他的事情就不行了，所以核反应堆所产生的热能是不能直接利用的，必须进行转化才行。

而蒸汽轮机正好是可以作为热能向机械能转化的装置。

至于转化出来的机械能，是直接传输到航母的螺旋桨上做动力，还是弄个发电机，让这股子机械能推动叶轮发电，这就是另外一回事了。

所以以目前的技术，核动力说到底是就是一套加热系统，使用方法和锅炉是差不多的。

区别仅仅是，锅炉用燃料加热，生成水蒸气，去推动蒸汽轮机。

而核动力是原子撞击产生热量，然后生成水蒸气，去推动蒸汽轮机的。

所以别看常规航母和核动力航母是不一样的，但他们推动航母前进的装置全部都一样，都是——蒸汽轮机。

比如美军使用的尼米兹级航母，他的动力装置就是两套西屋电气公司出产的A—4W反应堆。

这种反应堆，一个反应堆就可以对外输出十三万马力的功率。

两个反应堆，共计二十六万马力的功率，就需要通过四套蒸汽轮机对外输出能量的。

接下来就说说核动力是如何使用的。

话说核能有两种，一种叫核裂变，一种叫核聚变。

核裂变顾名思义就是原子核被撞击裂开了，变成了其他的原子核的一个过程。

那么这种核裂变如果不加以控制，让其任意的发展小区，最终出来的就是原子弹。

如果核裂变被控制住，在安全范围内为人类造福，这就是核反应堆。

至于核聚变，其实就是多个原子核聚拢到一块变成另外一个原子核的过程，在这个过程中同样会产生热量，而且这种热量比核裂变还要大。

大多少呢？

大四倍。

这里面还有一个很重要的一点，核裂变的材料在自然界中很少，而核聚变却有很多，毕竟最基本的氢元素就可以作为核聚变的材料。

而核聚变不加以控制，结果就是氢弹。

那么核聚变加以控制的话，就是我们看到的太阳，这同样是目前为止，唯一一个可以安全使用的核聚变。

所以非常的可惜，目前人类并没有掌握如何控制核聚变的技术。

一旦这个技术被掌握了，那么人类可以说就有了取之不尽的能量了。

说道这里，其实就已经明白了，目前的核反应堆其实就是一种可以控制的核裂变技术。

目前能够作为核裂变的原料有铀235和钚。

而通常情况下，核反应堆里的原料是铀235。

那么这个核裂变的过程怎么去做呢？

首先找到一颗合适的中子，用中子去撞击铀235的原子核。

在这个撞击的过程中，铀235的原子核就被撕裂了，然后就变成了两个原子核，分别是溴85核和镧148核。

那么在这个过程中，不仅铀235的原子核被撕裂成两个完全不同的原子核之外，同一时间他还会释放出两到三个中子。

而这两到三个中子，就会以极高的速度从裂开的铀235飞出，然后去撞击另外的铀235原子核。

这么算下来，这种裂变就会以几何倍增的方式延续下去。

如果不加以控制，这种裂变，就会像手榴弹一样，发生剧烈的爆炸，原子弹就出现了。

说道这里问题就来了，铀235原子核裂变为什么会产生能量呢？

这就要说道爱因斯坦所提出的质能方程。

在质能方程中，能量和质量以及光速的平方成正比。

那么光速是不变的算是一个常数，所以能量和质量有着能大的关系。

什么关系呢？

当一个物体的质量减少了，他必然会释放出能量。

这个能量有多大呢？

怎么说呢？

光速本身就是一个巨大的数字，大概是三亿米每秒，也就是说光速的平方将会是一个更加庞大的数字。

所以哪怕缺损那么一丢丢的质量，这个物体必然会产生出超乎想象的能量。

那么在铀235原子核裂变成为两个原子核的时候，有质量损失吗？

当然有了，而这些损失的质量，让每一颗中子撞击铀235原子核就会产生大约二百兆电子伏的能量。

这仅仅是一个铀235原子核而已，可以想象得到一大片铀235原子核被大量中子集中之后，所产生的能量有多少了。

说一组数据就明白了。

比如一公斤的铀235，他所释放出来的能量，和燃烧两千五百吨的优质煤，所产生的能量是一样的。

所以可以说核动力航母几乎就实现了无限续航的能力。

比如说尼米兹级的航母，一个反应堆添加一次燃料，就可以使用十年之久，十年之后大修再重新添加核燃料。

而如今新出来的福特级航母，使用了新一代的反应堆，这款反应堆的使用寿命更长，长达五十年之久。

而一艘航母，怎么用也不可能用五十年的，所以新型的核反应堆在理论上其实已经实现了无限续航能力。

好了接着说。

那么铀235原子核这个裂变的过程，被叫做链式反应。

文章之前就提到过了，铀235原子核的裂变如果不加以控制的话，就会变成原子弹。

如果反应堆处于一种在安全范围内，又要如何提取核能呢？

这套装置如何运作？

这就要说道如何让这种核裂变变的可控的方法了。

其实方法很简单，既然铀235原子核的裂变需要中子，只要控制住中子在链式反应中的数量，那么就会很好地控制住链式反应。

这个时候，就需要一种可以吸收中子的材料了，这些材料有很多，比如硼，碳化硼，镉等等都可以。

将这些材料制作成一个个的棒状物体，当需要过多地吸收中子，只要插入更多的这种棒状吸收中子的材料就可以了。

而核裂变的速度慢下来，只要取出这些材料就可以了。

现在反应堆的裂变反应了解了，接下来就说说这些裂变反应之后如何取出这些能量，如何利用这些能量？

裂变反应出现的能力如何利用。

文章之前提到过，反应堆其实是依靠蒸汽轮机来实现能量输出的，整个过程和用锅炉烧水产生水蒸气也差不多。

要记住这个差不多其实还是有一定的区别。

锅炉是用燃料直接烧水，从而产生蒸汽的。

反应堆不是这样的。

首先反应堆在反应的过程中，会产生大量的热，那么这些热量怎么才能取出来呢？

自然界当中，就没有比水的比热容更大的物质了，所以想要取出这些热量就得依靠水了。

在这里必须注意，想要取这些热量，普通的水是不行，毕竟普通水里有各种杂质，甚至是微生物在里边。

时间久了会产生沉淀，这对反应堆来说可是个大麻烦。

所以目前反应堆中使用的水都是纯净水，当然在反应堆中的专业术语是被叫做冷却剂的。

这些冷却剂不仅取走了铀235所释放出来的热量，还将整套装置进行了降温。

当冷却剂将热量取出来之后，就会被一个叫做冷却泵的装置给吸走，直接推到蒸汽发生装置中。

这套蒸汽发生装置，简单地说是可以看成是一个装满冷水的管道，所以当带着热量的冷却剂进入到蒸汽发生装置，就会对里面的而冷水进行加热。

这种热量是很高的，会直接将冷水加热到变成水蒸气的状态。

水蒸气膨胀就要对外做功，这个时候再给水蒸气的出口制作一个狭小的喷嘴，那么这股膨胀出来的水蒸气，经过这个狭小的喷嘴之后，就又被加压加速了，能量会变得更加的高。

然后这股从喷嘴喷出的水蒸气就会直接吹到蒸汽轮机的叶片上，从而推动叶片转动。

最终带动蒸汽轮机的主轴转动，这个力量就会传导给航母尾部的螺旋桨，螺旋桨开始转动，航母就启动了。

说道这里，问题就来了。

话说航母不可能一直保持一种速度不变，巡航的时候有巡航速度，实战的时候，最起码也要保持三十节的速度。

这两个速度是完全不一样的，那么在使用核动力的情况下，如何改变航母的速度呢？

这件事，就要和文章上边的知识挂钩了。

可以到着推，航母的速度取决于螺旋桨的转动速度，转动得快，航母的速度就快，转动的慢航母的速度就慢。

而螺旋桨的动力是来自于主轴的，主轴的转动慢了，螺旋桨的转动自然就慢了下来。

主轴想要慢下来，只要叶轮慢下来就行。

叶轮想要慢下来，蒸汽喷出的速度就得慢下来。

想要蒸汽喷得慢一点，冷却剂的热量就得少点。

而想要让热量变少，那么就只能往反应堆中插入更多地吸取中子的材料，让裂变反应的慢一点。

说到这里，很多人会想到另外一个问题。

那么如果核动力航母受到了攻击，或者是出现了故障，这个时候反应堆会怎样？

会不会变成一个原子弹呢？

这个问题其实建造航母的军工已经想到了，方法就一个，就是停堆。

反应堆一旦停堆，就不再发生裂变反应了。

如果事情来的非常的突然，立马停堆做不到呢？

这个可以理解，毕竟军事上的事情，很能说的，小概率的事情也要考虑进去。

这个时候就需要排放大量的高温蒸汽，拖延反应堆出现故障带来的安全隐患。

在这种保护下，延长时间，再进行停堆。

如果遇到了停堆，那么航母是不是彻底的瘫痪了呢？

这个问题问的好。

其实核动力航母并不是说完全的摆脱了常规动力，在核动力航母上还是安装着一套常规动力系统。

这套常规动力系统使用的柴油机，比如尼米兹航母有四个螺旋桨，在每要给螺旋桨上，都会搭配一个八千瓦的柴油机。

一旦核反应堆停堆了，这四台柴油机就会被启动。

当然了，靠这四台柴油机推着航母继续作战，其实是不现实了，只能做到，将航母推回去的程度。

最后还有一个很多人的一个疑问。

核动力航母不可能一直在大海上飘着，毕竟机械不累，人也累，总有靠岸的时候。

那么航母一旦靠岸，反应堆是不会停堆，毕竟要是遇到了紧急情况，想要停堆的反应堆恢复工作需要很长的时间。

所以航母靠岸之后，反应堆其实依然在工作。

问题来了，哪怕是以最小的工作状态进行工作，必然会产生多余的能量。

要知道核能的能量是巨大的。

这些多余的能量怎么处理呢？

其实答案很简单，把这些多余的能量用掉就可以。

完全可以从航母上接出一根电缆和陆地上的电池什么的进行连接，将这些能量制作成电，传输过去就可以了。

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