“我不理解，為什么要6座‘B-VIII鈾機(jī)’串聯(lián)發(fā)電？”女發(fā)明家海蒂·拉瑪對(duì)最新的設(shè)計(jì)藍(lán)圖十分不解。

        “原子彈之母”莉澤·邁特納給出令人信服的答案：“因?yàn)椴牧系南拗?，為了防止堆芯熔毀，‘B-VIII鈾機(jī)’無法全力運(yùn)轉(zhuǎn)，所以輸出功率5000千瓦是安全的上限?！?br>
        作為第一代的核反應(yīng)堆，“B-VIII鈾機(jī)”屬于石墨水冷電堆。

        石墨反應(yīng)堆GraphiteReactor是核裂變反應(yīng)堆中的一種，也是最常用、最早使用的一種。石墨具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用于原子反應(yīng)堆中，鈾—石墨反應(yīng)堆是應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆：將大塊的立方體的石墨堆砌起來，將核燃料棒插入其中，然后啟動(dòng)反應(yīng)堆，這樣鈾235裂變后放出的快中子就會(huì)被石墨減速，然后去撞擊新的鈾235原子核，于是產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。石墨反應(yīng)堆在其它方面與大多數(shù)核電站原理一樣，只是減速劑不同，其中石墨、重水是公認(rèn)的最好的減速劑，因?yàn)榇藘煞N反應(yīng)堆的效率較高。作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個(gè)PPm百萬分之一。

        石墨水冷電堆Watereooledgraphitemoder-Atedreactor是一種熱中子反應(yīng)堆Thermalroor，是用慢化劑把快中子速度降低，使之成為熱中子或稱慢中子，再利用熱中子來進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置。由于熱中子更容易引起鈾235等裂變，這樣，用少量裂變物質(zhì)就可獲得鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。慢化劑是一些含輕元素而又吸收中子少的物質(zhì)，如重水、鈹、石墨、水等。熱中子堆一般都是把燃料元件有規(guī)則地排列在慢化劑中，組成堆芯。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就是在堆芯中進(jìn)行，石墨為慢化劑，水為冷卻劑。在工業(yè)發(fā)展的初期，石墨水冷電堆主要用于生產(chǎn)武器裝藥钚、氖等。這種反應(yīng)堆通常使用天然鈾金屬部件作為燃料。反應(yīng)堆中天然鈾中的鈾235吸收中子產(chǎn)生核裂變反應(yīng)，釋放中子和能量。其中一些中子用于維持鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)，一些被天然鈾中的鈾238吸收，并轉(zhuǎn)化為钚239和其他钚同位素。純石墨砌體用作石墨水冷電堆的慢化劑和反射器。石墨砌體中有兩三個(gè)水平通道水平堆疊或垂直通道垂直堆疊。在這些通道中插入可更換的石墨套管，并在套管中插入鋁合金工藝管道，用來將冷卻水與石墨慢化劑分離。工藝管道內(nèi)壁上有凸筋，以保持工藝管道和燃料元件之間的間隙。石墨砌體各部分的溫度不均勻。通過改變石墨套筒和工藝管道之間的間隙以及工藝管道中的水流，可以部分調(diào)整砌體溫度，使其溫度分布更加平坦。通常，燃料元件由棒制成，直徑約為35-38毫米，長(zhǎng)度約為100-200毫米。為了提高比功率并使元件的徑向燃耗均勻，還使用了管狀燃料元件。

        在核反應(yīng)堆的早期開發(fā)中，采用開放式冷卻模式。即讓河流流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯，含熱量的水也會(huì)排入河流。由于耗水量大、排水中放射性水平高、環(huán)境保護(hù)問題突出等原因，該方法已停止使用，并廣泛采用閉式冷卻方法，即冷卻水從堆芯流出，熱量輸出反應(yīng)堆，熱量通過熱交換器傳輸?shù)搅硪换芈穫?cè)的水，然后通過主泵返回反應(yīng)堆堆芯，形成閉合循環(huán)主冷卻回路或主回路。處理一回路水的熱量有兩種方法：一種是通過熱交換器將一回路的熱量傳遞到二回路水，然后通過冷卻塔或河水將其冷卻，將熱量排放到環(huán)境中。另一種方法是通過熱交換器將熱量傳遞到廢熱利用系統(tǒng)，以向外界提供熱量或作為發(fā)電的熱源。天然鈾冷堆的一個(gè)重要特點(diǎn)是后備反應(yīng)性在沒有任何控制毒物的條件下反應(yīng)堆超臨界的正反應(yīng)性數(shù)值。用于調(diào)節(jié)功率、補(bǔ)償負(fù)的反應(yīng)性系數(shù)、運(yùn)行燃耗和裂變產(chǎn)物的積累等，其大小與反應(yīng)堆的類型、運(yùn)行工況和換料周期有關(guān)很小。

        早期石墨水冷電堆的反應(yīng)性隨著溫度的升高而增加，反應(yīng)堆功率也隨之增加所謂“正溫度效應(yīng)”，這導(dǎo)致反應(yīng)性增加，直到反應(yīng)堆被置于外部中子吸收器控制棒等的控制之下，或?qū)е露研救刍葠盒允鹿?。例?986年位于烏克蘭切爾諾貝利的切爾諾貝利核電站石墨慢化大功率管式反應(yīng)堆由于功率劇增而發(fā)生熔毀，使大量危險(xiǎn)放射性物質(zhì)被釋放到環(huán)境中。切爾諾貝利核事故在《國(guó)際核事件分級(jí)表》中是第一項(xiàng)被分類為第七級(jí)最嚴(yán)重的事件。切爾諾貝利核事故發(fā)生后，正溫度效應(yīng)問題引起了各方面的關(guān)注。就反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)而言，獲得負(fù)溫度效應(yīng)，以確保反應(yīng)堆具有至關(guān)重要的自穩(wěn)定性。

        世界上首個(gè)商用發(fā)電的核反應(yīng)堆，是于1954年6月27日在俄羅斯卡盧加州奧布寧斯克正式運(yùn)行，裝機(jī)容量為5000千瓦，被命名為“和平原子能AtomMirny”項(xiàng)目的奧布寧斯克核電站。安全運(yùn)轉(zhuǎn)半個(gè)世紀(jì)后于2002年4月退役，被改建成用作研究和紀(jì)念的綜合體。

        “和平原子能”項(xiàng)目使用的技術(shù)，大概率是源自前蘇聯(lián)從第三帝國(guó)獲得的“B-VIII鈾機(jī)”核電技術(shù)。

        “我記得，這并不是第一代核反應(yīng)堆的功率極限?！笔紫x角助理戰(zhàn)地女郎丹妮爾認(rèn)真想了想。

        “對(duì)的?！迸R來時(shí)也做足了功課的第二選角助理女秘書安娜·莫菲特給出稍晚于前蘇聯(lián)“和平原子能”的一個(gè)中國(guó)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

        新中國(guó)第一座原子能反應(yīng)堆于1956年5月開始興建，兩年后正式運(yùn)轉(zhuǎn)。主要用途就是進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)和制造同位素。它同樣是用鈾做燃料，用重水作慢化劑和導(dǎo)熱劑，所以叫做“實(shí)驗(yàn)性重水型反應(yīng)堆”。它的建成是新中國(guó)開始跨入原子能時(shí)代的標(biāo)志。這座反應(yīng)堆的熱功率是7000至10000千瓦。反應(yīng)堆經(jīng)改建后運(yùn)轉(zhuǎn)正常，加強(qiáng)功率比改建前提高了50%，最大熱中子通量增加了一倍多，反應(yīng)堆的輻照空間也增加了2.6倍，仍用低濃度鈾作為燃料。

        “所以，我們完全有可能將‘B-VIII鈾機(jī)’的輸出功率提高到10000千瓦。甚至更高?！迸l(fā)明家海蒂·拉瑪立刻抓住了重點(diǎn)：“能不能改用更高效的冷卻劑？”

        冷卻劑Heat-Carryi又稱“載熱劑”。是把反應(yīng)堆堆芯核燃料裂變釋放出來的能量帶出反應(yīng)堆的介質(zhì)。反應(yīng)堆冷卻劑除了要求滿足一般熱工、水力學(xué)性能外，主要要求熱中子吸收截面小、感生放射性弱、輻照穩(wěn)定性好并與反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料有好的相容性。熱中子反應(yīng)堆常用的冷卻劑有輕水、重水、二氧化碳、氦氣等。在使用液態(tài)核燃料或液體慢化劑的反應(yīng)堆中，核燃料或慢化劑可同時(shí)兼作堆芯的冷卻劑；使用固態(tài)核燃料和固體慢化劑的反應(yīng)堆，則必須采用另外的冷卻劑。冷卻劑須不斷流過堆芯，隨時(shí)將熱量帶走，確保堆芯保持一定的溫度，防止堆芯過熱或燒毀。

        “B-VIII鈾機(jī)”使用的就是核特性更好，但價(jià)格極其昂貴的重水。

        歷史上，為了阻止納粹核計(jì)劃，盟軍展開了多次針對(duì)性的破壞行動(dòng)。

        比如《重水之戰(zhàn)Heavywaterwar》：1942年10月，為阻止德國(guó)的原子彈計(jì)劃，盟軍指揮部領(lǐng)導(dǎo)了一場(chǎng)名為重水之戰(zhàn)的秘密軍事行動(dòng)。1943年2月27日，盟軍突擊小組“燕子”與“槍手”成功炸毀位于挪威維莫克鎮(zhèn)巴侖山的德軍維莫克重水生產(chǎn)工廠。1943年底，盟軍空軍針對(duì)復(fù)產(chǎn)的工廠進(jìn)行空襲，但未取得效果。此后德國(guó)人計(jì)劃把維莫克化工廠提煉重水的設(shè)備及其所儲(chǔ)存的重水搬遷到德國(guó)。1944年2月20日10時(shí)45分，盟軍潛伏的突擊隊(duì)員將滿載重水生產(chǎn)設(shè)備和材料的“海多羅”號(hào)渡輪炸毀在挪威廷斯賈克湖上。

        隨著納粹德國(guó)最后一批珍貴的重水連同制造設(shè)備一同沉入了湖底，希特勒的原子彈夢(mèng)徹底破滅。

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