航空母艦的核能是怎樣轉(zhuǎn)成動能的呢？

【專家解說】：將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)榕灤七M(jìn)力的系統(tǒng)和設(shè)備，通常稱為核動力推進(jìn)器。艦船核動力系統(tǒng)與陸上核電站的系統(tǒng)相類似，根據(jù)采用的反應(yīng)堆類型不同，它的系統(tǒng)和設(shè)備也有些差異。壓水堆型艦船核動力推進(jìn)裝置主要由核反應(yīng)堆，一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、螺旋槳推進(jìn)器及其他輔助系統(tǒng)組成。 一回路系統(tǒng)由反應(yīng)堆、冷卻泵、蒸汽發(fā)生器、加壓器以及相應(yīng)的管道和閥門等組成?；芈分械睦鋮s劑將裂變能轉(zhuǎn)變的熱量帶出堆外并在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路工質(zhì)。放出熱量后的冷卻水溫度降低，由冷卻泵重新返回反應(yīng)堆，構(gòu)成一個閉合的循環(huán)回路。一般壓水堆動力裝置的一回路系統(tǒng)有2條并聯(lián)的環(huán)路，每條環(huán)路均由一臺冷卻泵和一臺蒸發(fā)器通過主管道與核反應(yīng)堆相連接。由一臺共用的加壓器來調(diào)節(jié)控制回路的壓力。整個一回路循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備均集中安裝在密封的安全殼體內(nèi)。船用反應(yīng)堆安全殼是鋼制密閉殼，它能承受一定的壓力，可以防止放射物質(zhì)向外擴(kuò)散，保護(hù)艇員，保護(hù)海洋環(huán)境。 二回路循環(huán)系統(tǒng)由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器和中間加熱汽水分離器等設(shè)備組成。二回路的工質(zhì)也是水，從冷凝器凝結(jié)下來的水經(jīng)過除氧，加熱后通過給水泵唧送到蒸汽發(fā)生器里，給水在蒸發(fā)器中被加熱，汽化產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)過汽水分離器，提高蒸汽干度，通過主蒸汽管送向汽輪機(jī)，推動汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動做功。做功后的廢汽在冷凝器內(nèi)再冷卻而成凝結(jié)水，如此構(gòu)成第二個閉合循環(huán)回路。主汽輪機(jī)直接通過齒輪減速箱推動螺旋漿，輔助汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電供艦船中控制儀器、儀表和輔助裝置工作，同時供艦船上生活和照明等用電。 艦船核動力裝置的原理與陸上核電站的動力裝置相類似，但是由于艦船在海洋上工作環(huán)境和軍事要求對艦船核動力裝置有下列特殊要求： (1)　由于艦船的容積和重量受到一定限制，為了提高艦船的載貨量和航速，艦艇的作戰(zhàn)性能，要求核動力裝置體積小，重量輕、裝置布置緊湊。每單位推進(jìn)馬力的重量愈小愈好。以減少動力回路的重量和體積，充分利用艦船的空間，簡化系統(tǒng)和設(shè)備； (2) 艦船長期在海洋中航行，在風(fēng)浪中縱、橫搖擺，起伏無常，船體經(jīng)常發(fā)生20°左右的擺動和0.5g－1g的振動加速度作用。核動力裝置系統(tǒng)、設(shè)備聯(lián)接結(jié)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)在此工況下應(yīng)仍能保持穩(wěn)定可靠的工作，系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性應(yīng)比核電站更高。 (3) 與陸上發(fā)電設(shè)備不同，除了主、輔汽機(jī)發(fā)電機(jī)組供電外，無外來電網(wǎng)應(yīng)急供電，因此當(dāng)主、輔汽輪機(jī)停轉(zhuǎn)時，必須靠備用柴油發(fā)電機(jī)組快速供電。此外，艦船在航行中運(yùn)行負(fù)荷變化較大，特別是作戰(zhàn)艦船負(fù)荷變化相當(dāng)急劇。負(fù)荷變動的量可達(dá)100%滿負(fù)荷，變動速度為6－25%/分，排水量為2萬－4萬噸級的艦船要在5－8分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)核動力裝置緊急停車。因此建造艦船核動力裝置在某些方面比陸上動力困難得多。 (4) 要求潛艇核動力推進(jìn)裝置的回路系統(tǒng)更加集中緊湊。一艘大、中型潛艇其艇體耐壓殼直徑約為10米。相應(yīng)要求核動力回路系統(tǒng)的主要設(shè)備只能布置在直徑為10米以內(nèi)的耐壓殼體內(nèi)。因此，在設(shè)計建造潛艇核反應(yīng)堆和蒸發(fā)器等主要設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)潛艇特點(diǎn)，降低高度，充分利用空間，使整個核動力推進(jìn)裝置的管路緊湊。 艦船中使用核動力，將使船舶和艦船的性能大大改善。速度加快，不須經(jīng)常添加燃料。續(xù)航能力可提高幾十倍。尤其是水下艦船，使用了核動力，不需要大量空氣即可長期在海底航行。所以說，原子核反應(yīng)堆推進(jìn)器的出現(xiàn)，使遠(yuǎn)洋船舶和艦艇動力技術(shù)進(jìn)入了一個新的時代。核動力艦船的優(yōu)越性為： (1) 利用核動力作為艦船的推進(jìn)裝置其最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要大量的燃料儲備便可長期航行，續(xù)航力可以說是沒有限制的。以一艘排水量為5萬噸級的遠(yuǎn)洋船舶為例，若采用核反應(yīng)堆作動力，在不補(bǔ)充核燃料的條件下，連續(xù)航行一年，航程可達(dá)幾萬海里，只消耗幾十公斤鈾－235。而普通遠(yuǎn)洋船舶一年要燒掉幾萬噸的煤或重油。非要在各地海港上添加燃料不可。核動力艦船就省去了裝載燃料的停泊時間，增加了航行時間。一般一艘核動力艦船反應(yīng)堆一次裝料可連續(xù)運(yùn)行幾年，最新設(shè)計的船用核動力反應(yīng)堆從下水投入航運(yùn)起至艦船退役不須更換核燃料，反應(yīng)堆與艦船同壽期。對于洲際海區(qū)缺乏海港的地帶，核動力艦船更顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。 (2) 采用核動力使艦船的有效載重量提高，有利于提高艦船的航速。普通艦船由于裝載了大量儲備燃料而減少了有效載重量，艦船的噸位越大相應(yīng)儲備燃料裝量也越大，按比例增加。若改用核動力，則所裝載的核燃料重量幾乎可以忽略不計，而且隨艦船的噸位加大，核動力艦船中動力裝置重量比例更小。這對民用艦船來說，可以加大裝貨量，或加大功率，提高航速。對軍用艦艇來說，可以加強(qiáng)艦艇的武器裝備，或提高艦艇的航速，提高其戰(zhàn)斗性能。 (3) 核動力裝置不需要空氣助燃，這對于水下艦船特別有利，它可以高速度，長時間在水下航行。因?yàn)樗聸]有空氣，常規(guī)潛艇在水下無法使用柴油機(jī)，必須依靠大量蓄電池作為水下航行的動力。如果全速航行，兩小時左右就會把蓄電池的電全部用盡，為此必須浮出水面重新開動柴油機(jī)充電，才能繼續(xù)潛水航行。即使是以每小時5公里速度航行，在水下最多能停留幾天?？偟睦m(xù)航力約為25000公里左右。極易被敵艦發(fā)現(xiàn)遭致攻擊。 潛艇采用核動力后，情況就大不相同了。反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)時不須消耗空氣，潛艇就不必浮出海面，只要攜帶足夠的裝備和給養(yǎng)，就可以在深水下連續(xù)航行幾個月，甚至更長期。水下航速也不受影響。近代快速核潛艇潛水深度可達(dá)500米以下，水下航速已經(jīng)超過大型水面艦只的速度，續(xù)航力可達(dá)900000公里以上，它可以游弋在地球上各個大洋和終年冰封的北極，圍繞地球轉(zhuǎn)十幾圈而不須更換核燃料