核动力是永久动力吗(核动力可以成为永恒能量吗?)

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正文
1、核动力可以成为永恒能量吗?
核动力成为永恒的能源是人类追求的梦想。尽管从目前的科技水平来看,核能源依然是有限的,包括裂变材料和聚变燃料在地球上都是有限的,特别是目前可以利用的核裂变材料铀来源有限。不过,随着技术的进步,增殖核反应堆技术的广泛应用,核裂变材料的获得更加容易,因此,就是以目前的核电技术,核能源的长期供给不是问题。
核裂变
如果,未来核聚变技术获得突破,地球上核聚变材料存量丰富,可以基本实现地球核能源的永续供给,如果以地球的自身寿命为参照的话。
核聚变研究难题:受控核聚变
核聚变研究装置
再者,随着核物理理论和微观粒子研究的突破,新型核反应堆有可能提供不竭的动力来源。如果能够实现物质与能量的无障碍转换,无限制能源供给就成为可能,希望我们都能活到那一天吧。
反物质湮灭会产生远超核聚变反应的能量,是未来能源的希望之一
『感谢阅读与关注 鶇飞天』
2、核动力为什么能无限续航?
核动力最大的优点就是:
1.无限续航能力,到退役前都不用加燃料,而且没有废气污染.
2.因为核反应堆一直工作,能量充足,平时可以用来淡化海水等,大幅改善舰员的生活条件.
缺点就是存在核泄漏的风险.
3、核动力产生出能量是不是永久的?
不是的,只是可以用很少的核产生大量的能量,一点点的核就能用很久,但不是永久
4、中国有核动力潜艇吗、注意是核动力、不是常规动力的核潜艇?
当然有了,中国的夏级1978年动工,1981年4月下水,1983年8月交付海军使用。目前除了092夏级外还有091汉级,903级、094级,具体数量不详,大约在10艘左右
5、美国航母现在已经全部是核动力,那么退役的“小鹰”级常规动力航母为何不对外出售呢?
下图为美国已经退役的W62型热核弹头,爆炸当量为17万吨TNT当量,但是美国卖给别的国家了吗?退役≠落后,不管是核武器还是航空母舰,这类战略级的武器因为某些技术存在绝对垄断,即便退役也不会轻易出售给别的国家。
前段时间网上吵着印度要购买“小鹰”号航空母舰,但是说白了这只是网络的一个“一厢情愿”的讨论而已,美国不仅没有卖给印度,反而在封存了一段时间后彻底拆解。下图为美国已经退役的“企业”号核动力航空母舰和“小鹰”号常规动力航空母舰,毫不客气的说这两艘诞生于50年前的退役航空母舰依旧能够碾压世界其他国家拥有的任何航空母舰,这就是美国不会卖给其他国家的重要原因。当然了,就算有关系好的不得了的国家,即便是美国想卖他们也养不起
航空母舰本身是造船、武器和航空技术的结合体,美国在经历了二次世界大战后又吸收了英国的航空母舰技术奠定了在航空母舰方面的绝对地位并一直持续到现在。其他国家虽然也拥有一些航空母舰,但是有的其实只是“凑数”的而已,就像下图泰国海军“扎克里纳吕贝特”号轻型航空母舰,排水量只有1.2万吨,只能搭载垂直短距起降的“海鹞”,从技术水平上看还不到美国两栖攻击舰的三分之一。而目前世界上除美国之外最大最先进的航空母舰也不过是英国“伊丽莎白女王”级和中国002型航空母舰,但是很遗憾,这两型航空母舰从综合作战能力上看仍然无法与改造后的“企业”号核动力航空母舰相媲美。法国虽然有“戴高乐”号航空母舰,但是舰上蒸汽弹射器、阻拦系统、鹰眼预警机全部是由美国进口,非独立研制。换句话说在目前来看,重型完全体航空母舰的相关技术是几乎美国处于垄断状态。
在这种情况下,排水量超过8万吨、带4条蒸汽弹射器、4组阻拦装置及其配套舰载机,其关键性技术一旦以某种方式被第三方国家所熟知那么对美国自己也是有很大风险的。就拿舰上损管系统来说,美国航空母舰的所有子系统设计都是经历过“实战”考验的,包括每次的“自爆”也为美国航空母舰损管、消防系统的设计和改进带来很大帮助。而舰上甲板作业、甲板布局、飞行调度调度等也是经过几十年的使用和实战总结出来的最高效方案。可想而知一旦这些由别的国家所获悉,那么至少能帮助他们节省十几年甚至几十年的时间。下图为“小鹰”号航空母舰02甲板的战情中心(CIC)
即便有和美国关系极好、也能保证100%绝不泄密的国家,那么美国愿意卖也没有人能养的起。购买美国的航空母舰势必要配齐舰载机和航空母舰战斗群,而一个美国标准舰载机联队的采购价格(24架F-35C、24架F/A-18E/F、5架EA-18G、5架E-2D、11架MH-60S、8架MH-60R、2架C-2A)为81.44亿美元,每年的运转成本是8.83亿美元。而小鹰号航空母舰本身美国的出售价格也不会低于40亿美元,平均每年使用和维护成本也不会低于3亿美元,相关舰员和飞行员也要专门培训。美国的那些盟友根本达不到这种财力水平,而世界上有这个能力买来并正常维护使用的国家美国也不会卖。
所以美国也不差这个钱干脆自己拆了算了。
6、航母核动力到底是什么原理来驱动的?
核动力系统的驱动介质还是蒸汽,只是把锅炉产生蒸汽更换为核反应堆产生蒸汽。很多朋友以为核反应堆本身就可以驱动螺旋桨,这个想法其实还没有理解核能和核动力系统的真正含义。
以前写过一篇“辽宁舰烧什么油”的文章,里面我提到过:“辽宁舰和美国的航空母舰都是用蒸汽轮机作为最终驱动。”然而很多人骂我是文盲,他们说:“美国的航母都是核动力,怎么可能用辽宁舰那种老掉牙的蒸汽轮机”。其实现阶段大型航空母舰除了英国“伊丽莎白女王”之外都还是用蒸汽轮机作为最终驱动,不管是常规动力还是核动力。当然,蒸汽轮机和老式的蒸汽机是两回事,不要看到“蒸汽”两个字就联想到一百多年前的蒸汽机,更不是用烧煤的那种锅炉。这是一个电站用的蒸汽轮机
下图为船用核动力系统的一个简单示意图,核反应堆→蒸汽发生器→主汽轮机和汽轮发电机→减速器和螺旋桨,这就是核动力系统的大概的流程。为什么我开头说没有理解核能和核动力系统的真正含义?我们都知道“核裂变”会产生非常巨大的能量,然而这些能量都是以“热”的形式出现,所以其实所谓的核反应堆只是一个“产热”工具,他的本质作用和烧锅炉是一样的。这样仅仅产热的核反应堆是不能直接让主轴和螺旋桨转起来的,这样就需要一个介质,那就是“蒸汽”,利用核反应堆热量将水变成高温高压蒸汽,然后这些蒸汽冲击蒸汽轮机叶片,叶片带动传动轴由减速器传递给螺旋桨,这才是核动力航空母舰的本质。下图2是常规动力蒸汽轮机驱动大概流程,其实我们可以发现不管是核动力还是常规动力画红框部分其实基本差不多,只是前面产热部分不一样。
7、可控核聚变还没有实现,那么核动力航母与核潜艇是怎样使用动力的?
现在普遍使用核裂变技术烧开水,供应汽轮机带动电机和螺旋桨工作,按要求合理分配动力。
8、普京宣布成功发射核动力导弹,是真的吗,核动力如何给导弹提供动力?
关于核动力巡航导弹的消息是普京在发表《2018国情咨文》中透露的,这个我丝毫不感觉意外。
就在去年的10月27日,我国北方的网友就拍到了地平线上升起的一个巨大光球。那是俄罗斯从普列谢茨克发射的RS-24亚尔斯洲际导弹,应该就是普京口中所称的“射程无限、可以随意机动调转、不怕拦截的”核动力巡航导弹。
其实,在美、苏冷战时,两国就曾经对核动力轰炸机、核动力导弹等进行过研究和开发。早在1947年,苏联“原子弹之父”库尔恰托夫领导的苏联科学院第2实验室就有了如何将核能应用在舰船、潜艇和飞机上的想法,但一直进展不大。在上世纪五十年代,美国提出了一个“猎户座计划”,就是利用小型原子弹爆炸作为火箭飞船提供动力实现载重大,飞行远的太空探测目标。后来随着1963年美苏签定禁止大气层核试验条约而中止。而苏联核火箭发动机研究差不多跟美国同步,主要研发工作由凯尔迪什热过程研究所、库尔恰托夫原子能研究所等机构承担。
火箭发动机的原理基本就是靠一个小型核反应堆,核反应堆工作时放射性物质在其中受到可调节的核裂变反应而产生新的放射性物质和能量,所释放出的能量随之变成热能,工质经过反应堆时被加热,加热后的工质进入喷气管,以高速排出,为火箭提供动能。
其实,虽然冷战结束,但美俄两国的核动力火箭发动机研究工作基本没有停止,如美国的NERVA 核能火箭发动机、俄罗斯的RD-0410 核动力火箭发动机等。瘦死的骆驼比马大,苏联虽然解体,但在高科技尤其核技术开发方面一直没有伤筋动骨,有着雄厚的技术储备。
这次普京在《2018国情咨文》中曝光的新武器还不止这个,还有“匕首”和“前锋”等高超音速武器。一方面俄罗斯面临大选,可以理解为普京为借此提高人气提振国民士气之举;另一方面,也是为了美国《退出反导条约》的应对之举。新型武器开发越来越热了,难道意味着另外一个“冷战”时代的到来吗?
9、常规动力航母比核动力航母差多少?
其实同等级的常规动力航空母舰和核动力航空母舰在功能上其实是基本相同的,只是在持续作战能力和部署时间上是核动力占有很大优势。大国在发展航空母舰上还是尽量向核动力靠拢,只是技术等级和花费实在是太高,所以搞成的很少
我们先说一下功能上的问题吧,很多人崇拜核动力,把核动力摆在“天下无敌”的位置上,但是从功能上看如果你不差钱的话,核动力航空母舰与同等级的常规动力航母是一样的。动力系统被誉为“心脏”,因为全舰的主要能量来源全部来自于动力系统,只要动力系统足够强大那么可以满足舰上的任意需求。但注意我说的是“动力系统”而非“核动力系统”,不管你是烧锅炉还是用核反应堆,最终还是要看实际输出功率,只要功率够了那么不管是拖蒸汽弹射器还是用大型相控阵雷达都是可以满足的。下图法国戴高乐号核动力航空母舰,他的心脏病就是因为经费问题将K15核反应堆由3座削减至2座,输出动力由12万马力下降到8万马力,所以现在跑也跑不快,弹射器工作还受到限制。
关于这个问题我们个例子:美国“小鹰”号常规动力航空母舰和“尼米兹”级核动力航空母舰。这两型航空母舰分别代表着20世纪常规动力航母和核动力航母的最高技术,“小鹰”号虽然吨位比“尼米兹”号要少大概1万吨,但是二者采用的都是4部C-13-1型蒸汽弹射器、都可以搭载F-14重型战斗机、升降机也都是4部、对空搜索雷达也都是SPS-48C/E和SPS-49V、舰载武器也都是MK-15“密集阵”和MK29“海麻雀”。“小鹰”号装备8台燃油锅炉可以达到28万马力的输出动力,反倒是“尼米兹”采用2台核反应堆只能到26万马力,比“小鹰”还要低2万马力。其实只要不刻意去削减航空母舰配置,那么同等级的核动力航空母舰和常规动力航空母舰功能上是一样的。像英国“伊丽莎白女王”那样6.5万吨没有弹射器、没有阻拦索那纯粹是英国人自己太过于“拮据”都砍掉了而已,不能证明常规动力就是比核动力功能少。
其实二者真正的差距在持续作战能力和部署时间上,因为核动力航空母舰没有巨大的自用油箱,可以将省下来的空间搭载更多的航空燃油和弹药。“小鹰”级常规动力航母的航空燃油携带量为180万加仑,但是还需要携带270万加仑的船用燃油。“尼米兹”不需要携带船用燃油(需要携带少量备用燃油),但是航空燃油携带量提高至350万加仑,二者航空燃油携带量相差1倍。在弹药方面,“小鹰”号可以携带1800吨航空武器,而“尼米兹”则提高至2970吨,多1170吨。也就是说从持续作战能力方面,由于核动力的“尼米兹”在航空燃油和弹药携带全面超越“小鹰”,自然舰载机出动的次数就多很多。
再就是反应和部署时间上核动力也是占优势的。根据美国美国政府问责办公室的名为《Cost-Effectiveness of Conventionally and Nuclear-Powered Aircraft Carriers》的报告中指出:核动力航空母舰由10节加速至30节需要大概180秒,而常规动力则需要750秒。虽然只相差几分钟,但是我们要注意舰载机起飞虽然有弹射器支持,但仍然需要强大的甲板风支持才能保证足够的弹药和燃料携带量,也就是说谁能够先加速舰载机起飞风速谁就能先放飞舰载机。或者说航空母舰加速性能对风力的突然变化应变能力要强。在部署时间上,核动力航空母舰在高航速保持的时间较常规动力要长,甚至全程可以“飚”30节以上的航速。另一方面,核动力航空母舰不涉及自身船用燃油,所以行进过程中不需要补给舰对航空母舰进行燃料补给,只需要对编队中其他舰艇进行补给即可,但是其他舰艇的燃料携带量比航母差太多,所以整个编队补给时间也压缩大概30%以上,等于间接提高编队行进速度。
所以核动力航空母舰并没有大家想象的远远甩掉常规动力航母,甚至有朋友认为常规动力直接无法使用弹射器,这都是错误的。但是表现在远洋作战,特别是远离本土作战上意义就很大了,核动力的持续作战能力显然高于常规动力,大大降低后勤上的压力。
当然,核动力比常规动力要强一些带来的是一些经济上的代价。首先,常规动力航空母舰的维护压力较小,部署时间可以达到整个寿命的74%左右,比常规动力要多大概5%。其次,核动力航空母舰因为技术程度更为复杂,一旦进入大修维护阶段基本不可能短时间内马上转为作战状态。而常规动力恰好相反,他的转换能力比核动力航母要强,更容易从维护状态转入现役投入使用,灵活度更强。还有就是钱的问题,因为核动力航空母舰的核动力系统是在太贵,下图还是取自1998年版的《Cost-Effectiveness of Conventionally and Nuclear-Powered Aircraft Carriers》,可以看到核动力航空母舰的初期投资费用达到64.41亿美元,是核动力的2倍还多。综合全寿命中其他各项,核动力航空母舰实际全寿命花费为222.22亿美元,仍然达到常规动力的157%。法国戴高乐号核动力航空母舰,他的心脏病就是因为经费问题将K15核反应堆由3座削减至2座,输出动力由12万马力下降到8万马力,所以现在跑也跑不快,弹射器工作还受到限制。
所以同等级核动力航空母舰和常规动力航空母舰只能说各有利弊,不存在谁绝对好谁绝对不好这种观点,更不存在常规动力某些功能一定不具备。
10、中国有核潜艇,为什么航母却用常规动力不用核动力呢?
各有优势,就像现在的汽车,有汽油车,有电动汽车,还有混合动力车。