大反派也有春天2 第1章 將“B－VIII鈾機”的輸出功率提高到10000千瓦

“我不理解，為什麼要6座‘B-VIII鈾機’串聯發電？”女發明家海蒂·拉瑪對最新的設計藍圖十分不解。

“原子彈之母”莉澤·邁特納給出令人信服的答案：“因為材料的限製，為了防止堆芯熔燬，‘B-VIII鈾機’無法全力運轉，所以輸出功率5000千瓦是安全的上限。”

作為第一代的核反應堆，“B-VIII鈾機”屬於石墨水冷電堆。

石墨反應堆（Graphite

Reactor）是核裂變反應堆中的一種，也是最常用、最早使用的一種。石墨具有良好的中子減速效能，最早作為減速劑用於原子反應堆中，鈾—石墨反應堆是應用較多的一種原子反應堆：將大塊的立方體的石墨堆砌起來，將核燃料棒插入其中，然後啟動反應堆，這樣鈾235裂變後放出的快中子就會被石墨減速，然後去撞擊新的鈾235原子核，於是產生鏈式反應。石墨反應堆在其它方麵與大多數核電站原理一樣，隻是減速劑不同，其中石墨、重水是公認的最好的減速劑，因為此兩種反應堆的效率較高。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十個PPm（百萬分之一）。

石墨水冷電堆（Watereooledgraphitemoder-Atedreactor）是一種熱中子反應堆（Thermal

Neutron

Reactor，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），再利用熱中子來進行鏈式反應的一種裝置。由於熱中子更容易引起鈾235等裂變，這樣，用少量裂變物質就可獲得鏈式裂變反應。慢化劑是一些含輕元素而又吸收中子少的物質，如重水、鈹、石墨、水等。熱中子堆一般都是把燃料元件有規則地排列在慢化劑中，組成堆芯。鏈式反應就是在堆芯中進行），石墨為慢化劑，水為冷卻劑。在工業發展的初期，石墨水冷電堆主要用於生產武器裝藥鈈、氖等。這種反應堆通常使用天然鈾金屬部件作為燃料。反應堆中天然鈾中的鈾235吸收中子產生核裂變反應，釋放中子和能量。其中一些中子用於維持鏈式核裂變反應，一些被天然鈾中的鈾238吸收，並轉化為鈈239和其他鈈同位素。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，並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，可以部分調整砌體溫度，使其溫度分佈更加平坦。通常，燃料元件由棒製成，直徑約為35-38毫米，長度約為100-200毫米。為了提高比功率並使元件的徑向燃耗均勻，還使用了管狀燃料元件。

在覈反應堆的早期開發中，采用開放式冷卻模式。即讓河流流經反應堆堆芯，含熱量的水也會排入河流。由於耗水量大、排水中放射性水平高、環境保護問題突出等原因，該方法已停止使用，並廣泛采用閉式冷卻方法，即冷卻水從堆芯流出，熱量輸出反應堆，熱量通過熱交換器傳輸到另一迴路側的水，然後通過主泵返回反應堆堆芯，形成閉合循環主冷卻迴路或主迴路。處理一迴路水的熱量有兩種方法：一種是通過熱交換器將一迴路的熱量傳遞到二迴路水，然後通過冷卻塔或河水將其冷卻，將熱量排放到環境中。另一種方法是通過熱交換器將熱量傳遞到廢熱利用係統，以向外界提供熱量或作為發電的熱源。天然鈾冷堆的一個重要特點是後備反應性（在冇有任何控製毒物的條件下反應堆超臨界的正反應性數值。用於調節功率、補償負的反應性係數、運行燃耗和裂變產物的積累等，其大小與反應堆的類型、運行工況和換料週期有關）很小。

早期石墨水冷電堆的反應性隨著溫度的升高而增加，反應堆功率也隨之增加（所謂“正溫度效應”），這導致反應性增加，直到反應堆被置於外部中子吸收器（控製棒等）的控製之下，或導致堆芯熔化等惡**故。例如1986年位於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堆由於功率劇增而發生熔燬，使大量危險放射性物質被釋放到環境中。切爾諾貝利核事故在《國際核事件分級表》中是第一項被分類為第七級最嚴重的事件。切爾諾貝利核事故發生後，正溫度效應問題引起了各方麵的關注。就反應堆物理設計而言，獲得負溫度效應，以確保反應堆具有至關重要的自穩定性。

世界上首個商用發電的核反應堆，是於1954年6月27日在俄羅斯卡盧加州奧布寧斯克正式運行，裝機容量為5000千瓦，被命名為“和平原子能（Atom

Mirny）”項目的奧布寧斯剋核電站。安全運轉半個世紀後於2002年4月退役，被改建成用作研究和紀唸的綜合體。

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“和平原子能”項目使用的技術，大概率是源自前蘇聯從第三帝國獲得的“B-VIII鈾機”核電技術。

“我記得，這並不是第一代核反應堆的功率極限。”首席選角助理戰地女郎丹妮爾認真想了想。

“對的。”臨來時也做足了功課的第二選角助理女秘書安娜·莫菲特給出稍晚於前蘇聯“和平原子能”的一箇中國實驗項目。

新中國第一座原子能反應堆於1956年5月開始興建，兩年後正式運轉。主要用途就是進行科學試驗和製造同位素。它同樣是用鈾做燃料，用重水作慢化劑和導熱劑，所以叫做“實驗性重水型反應堆”。它的建成是新中國開始跨入原子能時代的標誌。這座反應堆的熱功率是7000至千瓦。反應堆經改建後運轉正常，加強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’的輸出功率提高到千瓦。甚至更高。”女發明家海蒂·拉瑪立刻抓住了重點：“能不能改用更高效的冷卻劑？”

冷卻劑（Heat-Carrying

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

“B-VIII鈾機”使用的就是核特性更好，但價格極其昂貴的重水。

曆史上，為了阻止納粹核計劃，盟軍展開了多次針對性的破壞行動。

比如《重水之戰（Heavy

waterwar）》：1942年10月，為阻止德國的原子彈計劃，盟軍指揮部領導了一場名為重水之戰的秘密軍事行動。1943年2月27日，盟軍突擊小組“燕子”與“槍手”成功炸燬位於挪威維莫克鎮巴侖山的德軍維莫克重水生產工廠。1943年底，盟軍空軍針對複產的工廠進行空襲，但未取得效果。此後德國人計劃把維莫克化工廠提煉重水的設備及其所儲存的重水搬遷到德國。1944年2月20日10時45分，盟軍潛伏的突擊隊員將滿載重水生產設備和材料的“海多羅”號渡輪炸燬在挪威廷斯賈克湖上。

隨著納粹德國最後一批珍貴的重水連同製造設備一同沉入了湖底，希特勒的原子彈夢徹底破滅。