核潜艇动力之源：核反应堆

　　“库尔斯克”号核潜艇沉没了。它和在此之前已经沉没在大洋深处数量众多的核潜艇一起，带给人们许许多多的思索和忧虑,对这些问题，我们完全可以从科学的角度加以审视和认识。

　　生命之堆

　　核潜艇是以核反应堆作动力源的潜艇。由于核反应堆的功率远远超过常规潜艇，使得核潜艇的吨位可以很大，航速也可以很高。例如，美国的“洛杉矶”级攻击型核潜艇，反应堆功率2．6万千瓦，航速32节。核潜艇一次装料虽然数量不多，但可供核潜艇使用数年甚至20余年，而且不需要氧气。因此，核潜艇的续航时间和距离几乎不受限制，核反应堆发出的电能源源不断，可以为艇上武器使用和人员生活提供充足的电能。比如，潜艇上无线电发射、声纳发射和水声通话系统所需的电力主要就是靠核反应堆提供的。再说“库尔斯克”号中的人员，之所以在失事后仅发出一次救援信号就和外界失去了联系，其中的原因之一就是其核反应堆已经关闭，没有电力了。

　　核潜艇上提供氧气的主要设备是制氧机。如果核反应堆停止运转，制氧机就会由于没有电力而失去作用。另外，潜艇上使用的淡水也是从海水中提取的，也必须靠核反应堆提供电力。还有潜艇上的空调、照明等用电，更是一刻也离不开核反应堆提供的电力。

　　巨大的核能量

　　按照核反应方式的不同，可以将核反应堆分为核聚变反应堆和核裂变反应堆两大类。核聚变反应堆是利用轻核之间发生聚变反应的核反应堆。核裂变反应堆是利用重核裂变反应释放能量的反应堆。核裂变反应堆按照不同的核装料和核装料所处的状态可以分为不同的类型。目前，世界各国核潜艇上的核反应堆主要是压水堆。正在研究的堆型有气冷堆、快中子堆、熔盐堆等。所谓压水堆，主要是指以普通水为导热介质，使这些水处于高压状态的核反应堆。

　　当然，除了核反应堆外，核潜艇上也备有蓄电池，柴油发电机，主变流机等作为应急动力的装置。但它们不能长时间为核潜艇提供电力和动力。

　　火热的堆芯

　　核潜艇的核燃料，一般都是经高温烧结的圆柱形二氧化铀陶瓷块，即燃料芯块。其堆芯周围充满了作为慢化剂和冷却剂的水，而且还有一层反射层，以便能够传递热量并将堆芯泄漏出的中子反射给堆芯，以提高核反应的效率。这些材料都装在一个耐高压、高温的压力壳内，构成了核潜艇的核反应堆舱。

　　燃料芯块在发生裂变反应后，产生的热量首先传到芯块表面，然后传到包壳表面。最后，由包壳表面传给冷却剂———水。

　　核潜艇在正常工作情况下，芯块产生的温度要比火苗的温度还高。堆芯的热量传给水后，压力壳入水口处的水温约为293℃，出水口处的水温约为329℃，堆内的压力为150多个大气压。在这一压力下，水的沸点为345℃，所以，核反应堆内的水是不会沸腾的。这就是人们将核潜艇的核反应堆称为压水堆的原因所在。

　　快慢自如

　　高温高压水离开核反应堆后，就进入蒸汽发生器，将蒸汽发生器管外的水加热成蒸汽。所以，整个核反应堆就像一台大锅炉，但这台“锅炉”的“锅”与“ 炉”分开了，核反应堆相当于燃料的“炉子”，蒸汽发生器相当于“锅”。“锅 ”与“炉”之间通过循环泵及管道连在一起。

　　那么，核反应堆是怎样调节其反应速度，以满足核潜艇运动时快时慢要求的呢？

　　根据核反应堆的工作原理，如果改变堆内的中子数和中子密度，就可以改变核反应的剧烈程度，从而改变核反应堆的功率。核潜艇是用控制棒和化学控制两条途径来控制核反应堆反应速度的，从而使核潜艇做到快慢自如。

　　按照这一原理问题就简单了，若想使核反应堆停堆，只需将控制棒完全插入堆芯中即可。这样，由于控制棒吸收了大量中子，堆芯就会由于中子数量不足而使裂变反应难以为继，核反应自然就会减弱或停止运行了。（）