“大西北需要一艘不需要浮出水面呼吸、不需要携带几百吨燃油、可以在大洋深处全速潜航几个月的战略幽灵。”
“去造一个船用核反应堆。”
将核裂变从一种毁灭性的炸弹转化为可控的动力源,在物理工程上是一次维度级别的跨越。
核弹是追求在微秒内让尽可能多的中子引发链式反应,产生无限制的能量暴胀。
而核反应堆,则是要精确地控制中子的数量和速度,让链式反应维持在一个恒定的临界状态,持续不断地产生稳定的热能。
祁连山深处,“第零号研究所”第二分部。
这里专门负责核动力反应堆的理论与工程设计。
在宽大的制图室内,首席核动力工程师赵学森正站在黑板前,向海军的轮机专家们讲解反应堆的底层流体力学结构。
“要在狭窄的潜艇耐压壳内部塞进一个反应堆,我们首先要放弃石墨水冷堆的设计。
石墨作为中子减速剂体积过于庞大。”
赵学森在黑板上画出了一个复杂的双循环系统结构图。
“我们采用压水型反应堆。
利用普通的水,同时作为中子减速剂和冷却剂。”
“核燃料棒在反应堆堆芯内发生裂变,释放出庞大的热能。
这些热能被流经燃料棒周围的纯净水吸收。
这就是一回路。”
海军轮机专家看着图纸,提出了质疑。
“赵工,核燃料棒表面的温度高达几百度。
在常压下,水在一百度就会沸腾汽化。
如果一回路内部产生大量蒸汽气泡,气泡会阻挡中子,导致反应堆功率发生不可控的剧烈波动,甚至引发堆芯熔毁。”
“这就是压水堆名称的由来。”赵学森拿起粉笔,在图纸的一回路管道上重重地写下了一个数字。
“一百五十个大气压。”
“在稳压器的强力加压下,一回路内部的水压被维持在一百五十兆帕。
在这个恐怖的压力下,即使水温被加热到三百摄氏度以上,水分子也无法克服外部压力发生相变,它们依然保持着绝对的液态。”
“这些三百多度的高压液态水,携带着庞大的热能,流入蒸汽发生器。”
赵学森指着图纸上的第二部分。
“在蒸汽发生器内部,一回路的高温高压水在数千根u型管内流动。
u型管外部,是属于二回路的普通冷水。
热量通过管壁进行物理传导。”
“二回路的水压较低。
在吸收了管壁传来的热量后,沸腾汽化,产生高温高压的纯净水蒸气。
这些水蒸气再去推动汽轮机旋转,最终驱动潜艇的螺旋桨和发电机。”
“最关键的是物理隔离。
一回路的水直接接触核燃料棒,带有强烈的放射性。
而二回路的水通过管壁传热,完全不带有放射性。
双循环系统保证了潜艇轮机舱内水兵的绝对安全。”
理论模型在逻辑上无懈可击。
但在将其转化为钢铁实体的过程中,大西北的工业体系遭遇了一系列材料学和机械制造瓶颈。
第一个瓶颈,卡在了核燃料棒的外衣上。
铀-235燃料被加工成微小的圆柱形陶瓷芯块,需要装入一根金属细管中密封。
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