超级军网军坛月经问题：为什么说高温气冷堆体积太大不适合上舰？
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 09:43:01
高温气冷堆比压水堆：
热效率高、固有安全性、结构简单、堆芯的功率密度高
从道理上讲应该可以比压水堆作的更小更紧凑，为啥很多人说高温气冷堆功率密度低，体积大，上不了舰
尼？
额菜鸟。
高温气冷堆比压水堆：
热效率高、固有安全性、结构简单、堆芯的功率密度高
从道理上讲应该可以比压水堆作的更小更紧凑，为啥很多人说高温气冷堆功率密度低，体积大，上不了舰
尼？
额菜鸟。
体积大是相对于功率密度讲的，气冷的当然要比液冷的体积大
很简单，气冷堆用气体导出反应堆生成的热量驱动机械，轻水堆则是用水来导出热量，传递相同的热量，需要的气体的体积是水的数百倍。
清华那个试验堆 压力壳直径４．７米，高１２．６米 不算大吧
荣成在建的商用示范堆 直接氦气透平
连蒸汽发生器都省了
荣成在建的商用示范堆 直接氦气透平
连蒸汽发生器都省了
清华那个试验堆 压力壳直径４．７米，高１２．６米 不算大吧
连最大的SSBN都塞不进去，功率才10000千瓦:D
连最大的SSBN都塞不进去，功率才10000千瓦:D
不值得而已，作为舰用动力装置，核能转化率不是最重要的，安全性，实用性，成熟才最重要
楼上不要忽略功率，这才是重点。达不到功率要求，其它的全部都白废。
功率密度太低，做发电没问题，做动力堆不行。
这东西体积太大，潜艇装不下。 这种堆型的优点在安全性和转化率上，还有维护方便。 潜艇不需要这些。 你想他要有个足够大的容器，里面灌气体，燃料小球要悬浮在气体里还不能互相接触。
燃料球怎么可能悬浮呢？电网的科普帖子去搜一下吧。
不过，到现在还yy气冷机的功率密度，呵呵，气体比热容本来就小了，再加上氦气还是单原子分子，比热容就更加小了.
不知道有没有人算过理论上要加到多少大气压，多大流速的氦气才能用差不多体积管道提供与当前压水堆水准差不多的热量输送呢（就先不考虑材料承受了）？
不过，到现在还yy气冷机的功率密度，呵呵，气体比热容本来就小了，再加上氦气还是单原子分子，比热容就更加小了.
不知道有没有人算过理论上要加到多少大气压，多大流速的氦气才能用差不多体积管道提供与当前压水堆水准差不多的热量输送呢（就先不考虑材料承受了）？
这个看下比热容就行了吧，水的比热容是4200J/(kg*K)，氦为5190J/(kg*K)，但是一吨水体积约为1m3，而一吨25度标准大气压下的氦气为5602m3！当然气冷堆里是个热力学过程，压力可能也很高，但是传导同样多的热，气冷堆的泵得转更长时间。功率密度远低于压水堆。
高温气冷堆最大的优点是安全性，安全性很好，但太大了，任何动力用在武器上都要考虑体积的
由于是氦气做冷却剂和慢化剂 但是氦气的慢化效果比轻水要差不少 所以堆芯必须做的比较大增加中子慢化几率 所以堆芯要做的比较大 功率密度比较低 其实重水堆和石墨堆基本上也是这个问题 你想想 中子要从2MEV慢化倒1EV 6个数量级啊 快中子对可以做得比较小 但是冷却剂又是问题啦
fsc1985 发表于 2009-5-10 23:17 
清华的实验堆 堆芯也就5m3
清华的实验堆 堆芯也就5m3
高温气冷堆体积方面不利因素： 氦气比热容低
有利因素 ： 热效率高 高温（900度 压水堆的水300度） 氦导热性较好 固有安全性导致结构简单省掉不少安全设备（相对压水堆） 如果实现氦气直接驱动叶轮可以省掉一个回路
另外能不能加大气体压力 流速？ 毕竟气冷机的风机比压水堆的泵转快点也正常吧？
有利因素 ： 热效率高 高温（900度 压水堆的水300度） 氦导热性较好 固有安全性导致结构简单省掉不少安全设备（相对压水堆） 如果实现氦气直接驱动叶轮可以省掉一个回路
另外能不能加大气体压力 流速？ 毕竟气冷机的风机比压水堆的泵转快点也正常吧？
氦气直接驱动叶轮？不行滴，需要中间热交换隔离。否则叶轮维修是个问题。
G6-52L 发表于 2009-5-9 22:56
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哈哈,现在的核潜艇怎么把陆地上远比清华那个试验堆巨大的核电站给塞进去了啊???
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哈哈,现在的核潜艇怎么把陆地上远比清华那个试验堆巨大的核电站给塞进去了啊???
chengangxx 发表于 2009-5-9 22:44
刚刚开始打地基
估计三五年内看不到....
偶就住在那个堆附近{:3_87:}
刚刚开始打地基
估计三五年内看不到....
偶就住在那个堆附近{:3_87:}
连最大的SSBN都塞不进去，功率才10000千瓦
G6-52L 发表于 2009-5-9 22:56
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哈哈,现在的核潜艇怎么把陆地上远比清华那个试验堆巨大的核电站给塞进去了啊???
因为人家那是压水堆呀，而且体积比清华试验堆小的多，只是功率比清华试验堆大
清华的实验堆 堆芯也就5m3
这个逻辑相当有意思;P
按说我的电脑应该能戴在手腕上，因为它的CPU也就指甲大。:D
连最大的SSBN都塞不进去，功率才10000千瓦
G6-52L 发表于 2009-5-9 22:56
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哈哈,现在的核潜艇怎么把陆地上远比清华那个试验堆巨大的核电站给塞进去了啊???
因为人家那是压水堆呀，而且体积比清华试验堆小的多，只是功率比清华试验堆大
清华的实验堆 堆芯也就5m3
这个逻辑相当有意思;P
按说我的电脑应该能戴在手腕上，因为它的CPU也就指甲大。:D
如果能用氟利昂这类物质做慢化剂就好了
G6-52L 发表于 2009-5-11 20:20
5m3换算一下就一个边长1.7的立方体 很大么
体积的问题本来就不在堆芯的大小上
清华的堆不小 一个蒸汽发生器比堆芯还大
但是未来发展方向就是氦气直接透平 这个是能省不少空间底
额说过是菜鸟 不知到底能小到什么程度
即使上不了潜艇 能上大船意义也很大
航母 两栖攻击舰 极地考察船之类的
5m3换算一下就一个边长1.7的立方体 很大么
体积的问题本来就不在堆芯的大小上
清华的堆不小 一个蒸汽发生器比堆芯还大
但是未来发展方向就是氦气直接透平 这个是能省不少空间底
额说过是菜鸟 不知到底能小到什么程度
即使上不了潜艇 能上大船意义也很大
航母 两栖攻击舰 极地考察船之类的
清华那个试验堆 压力壳直径４．７米，高１２．６米 不算大
看到了没有,G6-52L ,是压力壳,去问问压水堆的压力壳有多大,只有比这大的!!!
"120万千瓦的核电站,压力壳高13.3米,内径5米,厚24厘米,重达540吨"可以去搜下!!而且清华那个是试验堆,以后还可以改进!!
120万千瓦的核电站,压力壳高13.3米,内径5米,厚24厘米,重达540吨的都可以技术做进核潜艇,高温气冷堆体积太大不适合上舰？而且现在还是试验堆,还可以改进,缩小!!!
压水堆那么大都可以技术改进,缩小做进核潜艇,高温气冷堆也一样!!!
看到了没有,G6-52L ,是压力壳,去问问压水堆的压力壳有多大,只有比这大的!!!
"120万千瓦的核电站,压力壳高13.3米,内径5米,厚24厘米,重达540吨"可以去搜下!!而且清华那个是试验堆,以后还可以改进!!
120万千瓦的核电站,压力壳高13.3米,内径5米,厚24厘米,重达540吨的都可以技术做进核潜艇,高温气冷堆体积太大不适合上舰？而且现在还是试验堆,还可以改进,缩小!!!
压水堆那么大都可以技术改进,缩小做进核潜艇,高温气冷堆也一样!!!
秦山一期的安全壳高72.5m直径38m...
谁说高温气冷堆拿氦气当慢化剂了？慢化剂是燃料球里的石墨，氦气纯粹是导热工质。
22# killerop24
在压力壳体积差不多的情况下，功率差120倍呢...
在压力壳体积差不多的情况下，功率差120倍呢...
清华的HTR-10才10Mw够干啥的。
反应堆不能光看核岛的尺寸，得看全尺寸，除了堆芯还有两级压气风机，回热器，间冷器，氦气罐，发电机，气冷堆里堆芯仅仅是小头。
HTR-PM的20万千瓦，那个整体尺寸就吓死人了，再说HTR-PM也是两回路的，单单一个主氦风机就要7100千瓦，主管路的氦气9Mpa承压，这么吓人的指标，做小了是不太可能的。
反应堆不能光看核岛的尺寸，得看全尺寸，除了堆芯还有两级压气风机，回热器，间冷器，氦气罐，发电机，气冷堆里堆芯仅仅是小头。
HTR-PM的20万千瓦，那个整体尺寸就吓死人了，再说HTR-PM也是两回路的，单单一个主氦风机就要7100千瓦，主管路的氦气9Mpa承压，这么吓人的指标，做小了是不太可能的。
25# TripleX
别忘了,那只是一个试验堆!!真要做了,会比这实验堆成熟,更好的!
别忘了,那只是一个试验堆!!真要做了,会比这实验堆成熟,更好的!
26# 电网
那你怎么不看看现在的压水堆核电站有多大?我们怎么可以把它缩小放进核潜艇的啊???
同理,高温堆也一样
那你怎么不看看现在的压水堆核电站有多大?我们怎么可以把它缩小放进核潜艇的啊???
同理,高温堆也一样
27# killerop24
不见得体积会有数量级的差别，气体的热力学特性决定的。
有功夫yy这个，不如yy常温核聚变更爽一些 :-)
不见得体积会有数量级的差别，气体的热力学特性决定的。
有功夫yy这个，不如yy常温核聚变更爽一些 :-)
挑战物理现象是很不明智的。
20万千瓦的高温气冷堆的工质是氦气，7Mpa下的氦气密度是12克/立方米，气冷堆标准工作温度是250度进，750度出，需要的冷却工质流量是96kg/秒，折合大约8000立方米，此时全工质循环时间大约是2秒，按照15%的余量计算，全系统气态工质容积是18400立方米。
来吧，想办法把它装到潜艇里去吧。
好吧，说改进，提高气体压力就可以提高密度，进而减小工质气体容积，假设目标是1840立方米的气体容积，相应的压力需要是70Mpa，能耐压70Mpa的管路怎么换热？自身重量又增加了多少？风机功率要增加几倍？你知道现在7000千瓦的风机主机是什么概念么？最好的动力电机功率密度大约是不到0.6kw/kg，这个风机电机自己就要15吨重，还怎么加大？您是打算装10台风机还是装一个10万马力的风机（华丽的150吨电动机？还要耐900度高温，天顶星技术么？）
挑战物理现象是很不明智的。
20万千瓦的高温气冷堆的工质是氦气，7Mpa下的氦气密度是12克/立方米，气冷堆标准工作温度是250度进，750度出，需要的冷却工质流量是96kg/秒，折合大约8000立方米，此时全工质循环时间大约是2秒，按照15%的余量计算，全系统气态工质容积是18400立方米。
来吧，想办法把它装到潜艇里去吧。
好吧，说改进，提高气体压力就可以提高密度，进而减小工质气体容积，假设目标是1840立方米的气体容积，相应的压力需要是70Mpa，能耐压70Mpa的管路怎么换热？自身重量又增加了多少？风机功率要增加几倍？你知道现在7000千瓦的风机主机是什么概念么？最好的动力电机功率密度大约是不到0.6kw/kg，这个风机电机自己就要15吨重，还怎么加大？您是打算装10台风机还是装一个10万马力的风机（华丽的150吨电动机？还要耐900度高温，天顶星技术么？）
还有一级氦气是有辐射的，直接推氦气透平机在较大的厂房里是有可能的，直接在狭小的空间里推动主机，嫌潜艇兵命长么？
还有一级氦气是有辐射的，直接推氦气透平机在较大的厂房里是有可能的，直接在狭小的空间里推动主机，嫌潜艇兵命长么？
29# TripleX
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数量级,你怎么不说气体的流动速度更大呢???
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数量级,你怎么不说气体的流动速度更大呢???
30# 电网
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哈哈,请你去看看日本工业用水量,是不是把世界的水都用光了????
不可以循环利用啊??
请问压水堆的冷却用水是没有辐射的吗????
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哈哈,请你去看看日本工业用水量,是不是把世界的水都用光了????
不可以循环利用啊??
请问压水堆的冷却用水是没有辐射的吗????
除了堆芯还有两级压气风机，回热器，间冷器，氦气罐，发电机，气冷堆里堆芯仅仅是小头。
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那压水堆核潜艇不用回热器，间冷器,发电机,压力壳,水泵.....???
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那压水堆核潜艇不用回热器，间冷器,发电机,压力壳,水泵.....???
31# 电网
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你还可以去问问美国是怎么把一座巨大的压水堆核电站压进小核潜艇的
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你还可以去问问美国是怎么把一座巨大的压水堆核电站压进小核潜艇的
你还可以去问问美国是怎么把一座巨大的压水堆核电站压进小核潜艇的,注意啊,巨大的压水堆核电站里的设备,小核潜艇一样都不能少!!请电网 先解释下吧!!这也是由大变小的挑战物理学啊!!
本来想好好讨论问题的，出来就这么扯淡有意思么？
作为冷却工质的18400立方米的7Mpa压力下的氦气的比热容等效于不到400公斤的水，等效于0.4立方米的水即可。
谁有本事把这18400立方米的氦气压缩到100个立方米之内再来扯淡好了。
作为冷却工质的18400立方米的7Mpa压力下的氦气的比热容等效于不到400公斤的水，等效于0.4立方米的水即可。
谁有本事把这18400立方米的氦气压缩到100个立方米之内再来扯淡好了。
30万千瓦压水堆的一回路里面的冷却水撑死了200多吨，也就200个立方米，20万千瓦的气冷堆，一两百公斤的氦气就接近20000立方米。
压水堆里的水在电厂是200多立方米，到了潜艇里最多也就200个立方米，潜艇能装下
气冷堆里的气在电厂是20000个立方米，到了潜艇里也是20000个立方米，及时压缩十倍也装不下
这就是物理规律。
想小型化的话别上嘴唇一碰下嘴唇，先了解一下事情的问题症结在哪里，成么？
30万千瓦压水堆的一回路里面的冷却水撑死了200多吨，也就200个立方米，20万千瓦的气冷堆，一两百公斤的氦气就接近20000立方米。
压水堆里的水在电厂是200多立方米，到了潜艇里最多也就200个立方米，潜艇能装下
气冷堆里的气在电厂是20000个立方米，到了潜艇里也是20000个立方米，及时压缩十倍也装不下
这就是物理规律。
想小型化的话别上嘴唇一碰下嘴唇，先了解一下事情的问题症结在哪里，成么？
32# killerop24
流动速度也就大一个数量级多点，到不了两个数量级，但是体积差三个数量级。
流动速度也就大一个数量级多点，到不了两个数量级，但是体积差三个数量级。
killerop24 发表于 2009-5-12 16:29
等你的气冷堆变到足够小的时候，5代堆已经说不定已经装在玩具车上了哈！气体终归是气体
等你的气冷堆变到足够小的时候，5代堆已经说不定已经装在玩具车上了哈！气体终归是气体