'航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴'

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

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蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

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核燃料棒

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

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蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

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核燃料棒

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

核動力航母與核潛艇中的核反應堆同樣如此,換核燃料棒的方法也基本一樣。在核反應堆停堆之後,先打開核反應堆核心容器的頂蓋,然後再用上方的吊車將核燃料棒取出,再移送至冷卻池中進行冷卻。最後用吊車將全新的核燃料棒裝進核芯,看起來似乎很簡單就換完了,其實並沒有。

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

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蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

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核燃料棒

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核動力航母與核潛艇中的核反應堆同樣如此,換核燃料棒的方法也基本一樣。在核反應堆停堆之後,先打開核反應堆核心容器的頂蓋,然後再用上方的吊車將核燃料棒取出,再移送至冷卻池中進行冷卻。最後用吊車將全新的核燃料棒裝進核芯,看起來似乎很簡單就換完了,其實並沒有。

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放置核燃料

核電站一般十八個月進行一次大修,並對核燃料棒進行更換以及對破損的進行維修,但核航母與核潛艇則不同,一般在航母與潛艇大修的時候才進行更換或者維修核燃料棒!所以使用時間更長,花費更大。以尼米茲林肯號為例子,40%的高純度核燃料大約是20萬元/公斤,3噸核燃料需要預計8億美元。從2013年開始進行大修,到2017年結束,整個大修加換料的時間就有4年,而花費26億美元,一半都用來換核燃料!

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

核動力航母與核潛艇中的核反應堆同樣如此,換核燃料棒的方法也基本一樣。在核反應堆停堆之後,先打開核反應堆核心容器的頂蓋,然後再用上方的吊車將核燃料棒取出,再移送至冷卻池中進行冷卻。最後用吊車將全新的核燃料棒裝進核芯,看起來似乎很簡單就換完了,其實並沒有。

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放置核燃料

核電站一般十八個月進行一次大修,並對核燃料棒進行更換以及對破損的進行維修,但核航母與核潛艇則不同,一般在航母與潛艇大修的時候才進行更換或者維修核燃料棒!所以使用時間更長,花費更大。以尼米茲林肯號為例子,40%的高純度核燃料大約是20萬元/公斤,3噸核燃料需要預計8億美元。從2013年開始進行大修,到2017年結束,整個大修加換料的時間就有4年,而花費26億美元,一半都用來換核燃料!

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核航母

除換燃料棒外,對於破損核燃料棒的維修非常複雜,需要在冷卻水中操作,難度很高,但凡有一絲的差錯,就會有生命危險!然而,在更換或者維修核燃料棒的工作結束後,並不意味著換核燃料的工作就結束了。換核燃料最棘手的問題就在於舊核燃料棒的處理問題,也就是對乏核燃料的處理。因為乏燃料並不是廢料,因為以現在的技術水平,舊核燃料中仍然有95%的鈾是沒有被燃燒的。

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

核動力航母與核潛艇中的核反應堆同樣如此,換核燃料棒的方法也基本一樣。在核反應堆停堆之後,先打開核反應堆核心容器的頂蓋,然後再用上方的吊車將核燃料棒取出,再移送至冷卻池中進行冷卻。最後用吊車將全新的核燃料棒裝進核芯,看起來似乎很簡單就換完了,其實並沒有。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

放置核燃料

核電站一般十八個月進行一次大修,並對核燃料棒進行更換以及對破損的進行維修,但核航母與核潛艇則不同,一般在航母與潛艇大修的時候才進行更換或者維修核燃料棒!所以使用時間更長,花費更大。以尼米茲林肯號為例子,40%的高純度核燃料大約是20萬元/公斤,3噸核燃料需要預計8億美元。從2013年開始進行大修,到2017年結束,整個大修加換料的時間就有4年,而花費26億美元,一半都用來換核燃料!

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核航母

除換燃料棒外,對於破損核燃料棒的維修非常複雜,需要在冷卻水中操作,難度很高,但凡有一絲的差錯,就會有生命危險!然而,在更換或者維修核燃料棒的工作結束後,並不意味著換核燃料的工作就結束了。換核燃料最棘手的問題就在於舊核燃料棒的處理問題,也就是對乏核燃料的處理。因為乏燃料並不是廢料,因為以現在的技術水平,舊核燃料中仍然有95%的鈾是沒有被燃燒的。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

儲存在水池中的核燃料

所以對於乏燃料的處理就成為一個非常棘手的問題,最好的辦法就是進行回收有用物質,再將其他放射性元素進行封存。經過處理之後的乏燃料廢物僅剩0.2立方米,將大大緩解壓力,但是我國的儲存基地目前是隻有甘肅北山,更多的乏燃料只能儲存在冷卻水中。這一點我們比印度還落後,印度再十幾年前就已經建造了3個百噸級的處理廠,而我國還是隻有甘肅北山一個50噸級的處理廠!

不過隨著科技的發展這些問題可能不再是問題,在2017年的時候,相關專家曾表示,未來先進核裂變能--ADS嬗變系統,在中國已有突破,並已有一次成功的測試,未來鈾的利用率將從1%提升至95%,初步預計到2023年,都是此原理的驗證與模擬階段,爭取在2030年建成百兆瓦級工程示範項目。

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由於核能的代表基本以武器為主,像什麼原子彈、氫彈,所以但凡提起核燃料,不少人一聽就害怕,甚至還會產生恐懼感。其實不然,我們可以把核燃料當作蜂窩煤。使用蜂窩煤的時候,我們需要一個煤爐,將蜂窩煤放在煤爐中,生火點燃,用過之後的蜂窩煤渣仍保持原樣,可以完整提出。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

蜂窩煤

核燃料與此類似,第三代核燃料元件呈細柱狀,俗稱核燃料棒,但核燃料棒在使用的時候並不是一根一根單獨是用,而是將很多核燃料棒捆在一起,可以是長方體,也可以是圓柱體。同樣,核燃料元件是核反應堆的核心組件,沒有它,核反應堆就沒有用。使用核燃料元件的方法與蜂窩煤類似,將核燃料棒豎著放進核反應堆的核心。其中會有幾根鈾濃度達到10-20%的特殊燃料棒,來點燃其他燃料棒!不同的是,需要在核燃料棒中間穿插一些石墨,這樣當石墨棒全部升起之後,核反應堆就能夠進入全功率的運行!

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核燃料棒

核動力航母與核潛艇中的核反應堆同樣如此,換核燃料棒的方法也基本一樣。在核反應堆停堆之後,先打開核反應堆核心容器的頂蓋,然後再用上方的吊車將核燃料棒取出,再移送至冷卻池中進行冷卻。最後用吊車將全新的核燃料棒裝進核芯,看起來似乎很簡單就換完了,其實並沒有。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

放置核燃料

核電站一般十八個月進行一次大修,並對核燃料棒進行更換以及對破損的進行維修,但核航母與核潛艇則不同,一般在航母與潛艇大修的時候才進行更換或者維修核燃料棒!所以使用時間更長,花費更大。以尼米茲林肯號為例子,40%的高純度核燃料大約是20萬元/公斤,3噸核燃料需要預計8億美元。從2013年開始進行大修,到2017年結束,整個大修加換料的時間就有4年,而花費26億美元,一半都用來換核燃料!

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

核航母

除換燃料棒外,對於破損核燃料棒的維修非常複雜,需要在冷卻水中操作,難度很高,但凡有一絲的差錯,就會有生命危險!然而,在更換或者維修核燃料棒的工作結束後,並不意味著換核燃料的工作就結束了。換核燃料最棘手的問題就在於舊核燃料棒的處理問題,也就是對乏核燃料的處理。因為乏燃料並不是廢料,因為以現在的技術水平,舊核燃料中仍然有95%的鈾是沒有被燃燒的。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

儲存在水池中的核燃料

所以對於乏燃料的處理就成為一個非常棘手的問題,最好的辦法就是進行回收有用物質,再將其他放射性元素進行封存。經過處理之後的乏燃料廢物僅剩0.2立方米,將大大緩解壓力,但是我國的儲存基地目前是隻有甘肅北山,更多的乏燃料只能儲存在冷卻水中。這一點我們比印度還落後,印度再十幾年前就已經建造了3個百噸級的處理廠,而我國還是隻有甘肅北山一個50噸級的處理廠!

不過隨著科技的發展這些問題可能不再是問題,在2017年的時候,相關專家曾表示,未來先進核裂變能--ADS嬗變系統,在中國已有突破,並已有一次成功的測試,未來鈾的利用率將從1%提升至95%,初步預計到2023年,都是此原理的驗證與模擬階段,爭取在2030年建成百兆瓦級工程示範項目。

航母、潛艇的核燃料怎麼換?比我們想象中還要危險!還要貴

乏燃料處理示意圖

綜上所述,核燃料的更換並不簡單,雖然道理與更換蜂窩煤類似,但是由於結構的不同,更換的條件也就不同。就目前而言提升鈾的利用率是一個巨大的挑戰!

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