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【科普】核能的应用与发展(一)裂变反应堆篇 一、 核反应堆简介 简单来说,核反应堆是维持和控制链式裂变反应,产生核能,并将核能转换成可供使用的热能的能源设备。 反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。 核反应堆的心脏是堆芯,堆芯又称活性区,是核燃料元件存放的区域,链式反应就在此区域进行。堆芯由核燃料组件和控制棒组件组成。堆芯装载在一个密闭的大型钢质容器中,这个容器称为堆容器。对于承压的堆容器,又称为反应堆压力容器。压力容器能耐高温、高压和辐照,非常坚固。 反射层又叫中子反射层。活性区内不断运动的中子总会有一部分逃逸到堆芯外面去。为了减少这些中子的损失,在堆芯外面围上一层材料,把那些从堆芯逃逸出来的中子反射回去,这层材料就称为反射层。 反应堆中的控制棒可以控制链式反应的速率在一个预定的水平上,用于启动和停闭反应堆,以及反应堆功率的调节。控制棒采用中子吸收截面大的材料制成。 冷却剂用于循环载热,将核裂变产生的热能从堆芯带走。冷却剂应有较大的传热系数和热容量,且不易在中子作用下成为放射性同位素。 反应堆运行时,有大量的中子和γ射线向四周辐射;停止运行时,裂变产物也向周围放出γ射线。为了防止周围的工作人员和公众受到这些放射性辐射的危害,并防 止临近的结构材料受到放射性辐射损伤,在堆外结构设计中,必须在反应堆的四周设置屏蔽层。屏蔽层的设计应将中子和γ辐射减到人类允许剂量水平以下。核电厂 反应堆最外层屏蔽一般选用普通混凝土或重混凝土。 核反应堆发电的原理与传统的火力发电原理相似,都是以蒸汽驱动涡轮旋转发电。它们的区别在于热力的产生。传统火电站用锅炉燃烧煤产热,而核反应堆通过核裂变产热。 核反应堆的主要热量由同位素铀235和钚239裂变产生。当中子激发同位素发生裂变的时候会释放出大量的热能,以及更多的中子。中子激发更多的核裂变,在冷冻剂的作用下不断产生热能发电。平均而言,大约80%的能量由核裂变产生,这些裂变在很短的时间内再促进更多的裂变。余下的约20%的热量由超热中子或 是其他形式的辐射产生。
兔子碳纳米管技术突破 科技日报讯 爬上“梯子”摘星星,坐着“电梯”去月亮,这些科幻的场景,将有可能成为现实。近日,在北京市科委支持下,清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管,创造了新世界纪录,这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。相关内容近日在线发表在国际著名期刊《美国化学会纳米》上。   碳纳米管是迄今发现的力学性能最好的材料之一,其单位质量上的拉伸强度是钢铁的276倍,远远超过其他材料。《科学美国人》杂志曾提出“在地球与月亮之间搭建一座天梯”的诱人梦想,但跨越如此长的距离而不被自身重量拉断的材料,只有碳纳米管,并且是批量制备,具有宏观长度、理论力学性质、单根长度达到米级甚至公里级以上。   对于碳纳米管的生长而言,其高温生长过程中催化剂的失活是一个不可逆的规律,从而限制了碳纳米管的长度;并且,随着催化剂失活,长的碳纳米管密度会急剧下降。因此,尽可能地提高其催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。该团队充分发挥材料制备和化工技术学科交叉的优势,在制造设备、制备工艺方面进行大量改进和创新,首次将生长每毫米长度碳纳米管的催化剂活性概率提高到99.5%以上,最终成功制备出单根长度超过半米的碳纳米管。 魏飞称:“我们制备的碳纳米管具有完美的结构、优异的力学性能和宏观的长度,目前我们正在从事1米以上碳纳米管的制备,下一步希望能够制备出公里级以上长度并具有宏观密度的碳纳米管。这些工作将为太空‘天梯’的制备开启一线曙光。”(记者申明)
图片来自: http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fxiangce.baidu.com%2Fpicture%2Falbum%2Flist%2F55eb072dfb0e9eeeb37343d6450e19b2254c8718&urlrefer=25e8852821393abf2445619d3840aada资料图:美国“独立”号濒海战斗舰,装备57毫米主炮   中新网4月3日电 据中国国防科技信息网报道,一位美国海军高官在其备忘录中指出,用于近海浅水区域作战的小型高速舰艇——濒海战斗舰(LCS)的火力无法满足其作战使命需求。   美国海军水面部队司令官海军中将汤姆•柯普曼呼吁美国海军,在完成前24艘濒海战斗舰建造后,需考虑提高其攻击能力。   柯普曼在2012年底为美国海军作战部长乔纳森•格林内特准备的备忘录中指出,海军可能需要重新审查这一耗资370亿美元的项目,可能将最终导致对该舰进行重新设计,或重新开发一型新的战舰。   美国海军独立分析家、作家诺曼•波马在一次采访中提到,“需要重新设计的主要方面”在于,生产一型能够装备更大口径舰炮或“鱼叉”反舰导弹的舰艇。被美国海军内部人士所嘲笑的濒海战斗舰自2005年起饱受非议,每艘造价达到4.4亿美元计划造价的两倍。   当前的LCS有两种设计方案,一种是洛•马公司领导设计建造的钢制单体船,一种是奥斯塔公司建造的铝制三体舰。洛•马公司建造的第一艘LCS船体处出现裂纹,而奥斯塔公司建造的LCS发生了腐蚀现象。   9•11恐怖袭击后,LCS设计用于替代老旧护卫舰及其他舰只,其主要设计任务为清除水雷、猎杀潜艇、缉毒及提供人道主义救援等。   当前濒海战斗舰的两种型号均存在火力不足、防护性差的问题。五角大楼首席武器测试员指出了舰炮方面的缺陷及舰载直升机无法携带两套猎雷设备。   武器测试员米迦勒•吉尔莫尔在2013年1月的报告中指出:“我们不能保证这种舰的生存能力,在遭到敌方攻击后,无法继续完成作战任务。” http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fmil.news.sina.com.cn%2F2013-04-03%2F1519720560.html&urlrefer=f808ab1615808dcc020d7f7e762310c7
【材料领域】浙大造出世界最轻材料:压不弯狗尾巴草 浙大造出世界最轻材料:压不弯狗尾巴草 浙江大学高分子系高超教授的课题组最近制造出一种超轻物质,取名“碳海绵”,是目前世界上已知的最轻固体材料。 这一成果被权威科学杂志《自然》在“研究要闻”栏目中重点配图评论(2013年2月28日的第494期404页)。相关论文2月18日在线发表在材料科学界权威的学术杂志《先进材料》(Advanced Materials)上。 高超教授说,“碳海绵”是一种气凝胶,世界上最轻的一类物质,它的内部有很多孔隙,充满空气。 2011年,美国科学家合作制造了一种镍构成的气凝胶,密度为0.9毫克/立方厘米,是当时最轻的固体材料。把这种材料放在蒲公英花朵上,蒲公英茸毛几乎没变形。 高超课题组这些年一直从事石墨烯宏观材料的研发。他们用石墨烯制造出了气凝胶——“碳海绵”。“碳海绵”每立方厘米重0.16毫克,比氦气还要轻,约是同体积大小氢气重量的两倍。从目前公开的报道看,“碳海绵”是世界上最轻的固体。 在浙大实验室,有不少大小不等的“碳海绵”,大的像网球,小的像酒瓶塞,灰不溜秋,摸上去很有弹性。 高教授说,“碳海绵”可任意调节形状,弹性也很好,被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂有超快、超高的吸附力,是已被报道的吸油力最强的材料。现有吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而“碳海绵”能吸收250倍左右,最高可达900倍,而且只吸油不吸水。 “碳海绵”这一特性可用来处理海上原油泄漏事件——把“碳海绵”撒在海面上,就能把漏油迅速吸进来,因为有弹性,吸进的油又挤出来回收,碳海绵也可以重新使用。 另外,“碳海绵”还可能成为理想的储能保温材料、催化剂载体及高效复合材料,有广阔前景。图片来自:http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fxiangce.baidu.com%2Fpicture%2Falbum%2Flist%2F55eb072dfb0e9eeeb37343d6450e19b2254c8718&urlrefer=25e8852821393abf2445619d3840aada
关于美帝迫击炮爆炸的原因【转】 原文转自超大 我在纽约州沃特弗利特的老友(93年移民)的老婆,最近与我保持联系,她在当地,与一家名为Starbucks咖啡店的老板很熟悉,据这家老板一个老白皮说,沃特弗利特兵工厂(美国著名陆军兵工厂)项目经理罗奇主任经常来店里和他喝酒下棋,有一些业务也是在咖啡店里约人洽谈,彼此很熟悉,据罗奇主任说,爆炸当天,厂里紧急升级了一批为美国陆军升级的M119A2 105毫米榴弹炮的炮闩套件, 价值$两千三百万美刀 ,也是厂里最近最大的合同之一,全厂现在加班加点,上头的命令是要赶紧弄出650个升级套件,每月都要出货,一直到2015年8月。 为什么要这么急,要重新升级? 老白皮讲,与迫击炮事情有关,因为前段时间听罗奇说厂里获得了紧急合同,为阿富汗政府军生产和交付一批迫击炮系统。属于对外军售的一部分,价值590万美元,钱不太多,又是满负荷运转,老工人年龄比较大,身体疲劳,老眼昏花,年轻工人嫌油水少工作又不积极,催的又太紧,装配加工有点不仔细,比如迫击炮的浮动炮闩就肯定有点问题,这批货是为美军在阿富汗训练当地政府军用的,东西也不是什么高科技,能用就行,哪知道海军陆战队去之前在训练基地实射时,出这么个事儿。 老白皮很吃惊,问罗奇主任,那岂不是你们摊上大事儿了?罗奇笑着说那是你和中国人混久了的思维逻辑,那是他们的逻辑,不死人,当然,也不算我们故意弄死他们,但是不死几个人,那批M119A2 105毫米榴弹炮闩套件的升级业务怎么拿的下来??~而且,这个事儿最后算不到我们头上。 老白皮更吃惊,问为何? 罗奇主任告诉他,因为我们下属的贝尔实验室早些年就发现,M119榴弹炮的炮闩设计就有安全问题,但这不是我们干的,是英国皇家军工厂干的,我们的M119早些年是和英国人签订的设计生产协议,他们搞的撞针炮闩都有问题,这次迫击炮也是这个问题,浮动炮闩和膛压变化规律没掌握好,当时迫击炮已推进炮膛准备发射,不想尚未出膛就炸了,我们最多只是个拿来主义不慎重,继承的不仔细,帐都算到英国佬身上,我们正好升级M119,签订单,做业务,没啥关系。 老白皮后来给我朋友说,中国人常说我们体制有问题,要说问题嘛,呵呵呵,也有那么一点,不过主要是两点,一个是钱的问题,利益大小问题,一个是东西太简单,我们没啥兴趣搞来搞去~死人的事情压一压,新闻媒体锁几天,要不再把英国人推出去顶顶,也就过去了。~~
【深蓝——遨游的狂鲨 黑鱼篇之美国(一)】 美国的第一代攻击核潜艇 第一章 黑鱼的诞生,世界第一艘核潜艇 “ 鹦鹉螺 ” 号 ( USS Nautilus SSN-571 ) 潜艇投入战争后,在两次世界大战中发挥了重要作用。但由于常规潜艇水下航行时所用的是蓄电池供电的电动推进方式,当蓄电池能量耗尽后,潜艇必须浮出水面充电,这就丧失了潜艇最大的优点-隐蔽性。而且电力推进航速低,续航力短, 严重削弱了潜艇作战能力的发挥,人们一直在苦苦寻找着将潜艇从 ”半潜艇 ”变成真正的潜艇的各种方法。 直到原子能出现,人类才终于梦想成真。世界第一艘核动力潜艇鹦鹉螺号最先考虑将原子能用作潜艇动力的,是美国海军研究实验室机电处主任、著名物理学家罗斯.冈恩。1945年12月4日,《纽约时报》发表了冈 恩的谈话: ”……原子能将首先带动机械,以便推进船舶。 ”当月13日,冈恩又在美国参议院原子能专门委员会的听证会上说,原子能的主要作用是 ”转动世界的 车轮和推进世界的船舶 ”。如果说冈恩等人是核潜艇构想的提出者,那么将这一设想最终变为现实的,就是 ”核潜艇之父 ”-美国海军核动力科学家海曼.乔治.里 科弗。1946年,美国海军总体委员会提出 ”立即开始积极和广泛地研究和发展用于海军舰艇推进的原子动力 ”,海军部决定成立原子能研究机构,并挑选一名上校军官来主持这项工作。早就对原子动力情有独衷的里科弗主动提出了申请,并以深厚的舰艇工程知识和娴熟的动手能力获得了批准,从此与核动力结下了不解之 缘。经过反复研究,里科弗提出美国海军核动力计划的第一步应该放在潜艇上。因为核动力的最大优势首先体现在潜艇上,只有 ”航程无限 ”的核能与 ”隐蔽出击 ” 的潜艇相结合,才能导致战略作用极为重大的威慑性武器的出现。最终,里科弗的计划被采纳。 1948年5月1日,美国原子能委员会和美国海军联合宣布了建造核潜艇的决定;1949年,里科弗被任命为国防部研究发展委员会动力发展部海军处负责人,并兼任原子能委员会、海军船舶局两个核动力部门的主管和核潜艇工 程总工程师。为了以防万一,核潜艇的建造基地放在了荒无人烟的内华达沙漠中。核潜艇的最关键装置是核反应堆,里科弗最后选定的是由通用电气公司承建的液体
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