核电站和核潜艇内部为何都需要消氢装置?


核电站和核潜艇内部为何都需要消氢装置?


氢是宇宙中占比最大的元素。因为氢的原子构成最简单。被认为是宇宙大爆炸温度逐步降低后,宇宙空间中结合形成的第一种最简单的原子核,其他更重的原子核的产生比氢都晚。这些原子核又构成了目前可见的大千世界。虽然宇宙大爆炸被认为是至少135亿年以前发生的事情。不过目前可见宇宙中的氢元素仍然占据大约80%。因此可见宇宙整体上仍然算比较年轻。虽然氢在空间中占据绝大部分,不过在地球表面游离态的氢并不多。氢在地球表面主要以其氧化物也就是海水和冰的表现存在,在地壳的固体化合物中也占据相当比例。但是纯粹游离态的氢气,在地球大气层中的含量极少。只有200万分之一,也就是0.5PPM。几乎可以忽略不计。而且由于氢气的比重最轻,只有正常空气的14分之一,因此天然氢气基本都在大气层的顶层存在。

氢气还有一大特点,就是脾气火爆。空气中的氢气含量超过5%,就会和氧气混合产生爆炸。氢气的爆炸威力很强。很多人上初中时就见识过化学老师点燃极少量氢气后发出的砰的一声巨响。这也是很多人在上学期间,见识到的第一次轻微的人造爆炸,可以说印象深刻。如果仅仅只有几毫升的氢气爆炸都如此响亮。那么用氢气充满大型气球,也是非常危险的。过去经常出现一些活动上的大型氢气球出现爆燃而造成损失的报道。因此大型气球和飞艇要求用不会爆炸的氦气填充而不是用氢气。但是氦气稀少价格高。于是还是有人冒险用氢气充气球。虽然天然氢气在大气中非常稀少。但是日常生活和生产中氢气反倒很常见。因为很多化工行业和化学反应过程中都会产生氢气。甚至人体和动物每天也都会产生氢气。


核电站和核潜艇内部为何都需要消氢装置?


大多数情况下,生产和生活中产生的氢气基本是没有危险的,不过在一些封闭环境中则另当别论。比如核电站的安全壳内、核潜艇的内部,甚至常规潜艇的内部都会产生氢气。氢气非常轻,因此很容易自然聚集在这些封闭空间的顶棚位置。而氢气聚集到5%以上的比例就极其容易爆燃;爆燃后的威力又非常的巨大。因此核电站和潜艇内部都必须有消氢的专用设备。这样才能确保安全。那么核电站的氢气又是从哪里来的呢?主要在于目前的大多数核电站仍然是压水堆。而压水堆和沸水堆内部进行反应的铀燃料块,并不是直接和冷却剂接触。而是提前烧结成陶瓷块一样的燃料块叠加成长条状。外面还包裹着一层锆锡合金套管。这层套管外面才是金属钠或者天然水等冷却剂。冷却剂被加热后直接或者间接换热产生蒸汽用来发电。这个过程瀚海狼山(匈奴狼山)在过去的推文中也曾经介绍过。不过锆合金在高温下,容易和水产生缓慢的锆水反应。因此核电站安全壳的顶部,日常都会缓慢聚集一定量的氢气。


核电站和核潜艇内部为何都需要消氢装置?


必须随时用消氢装置消除。福岛出现事故后,失控的反应堆就会发生剧烈的锆水反应。而迅速在厂房顶部聚集大量的氢气,此时消氢装置又因为断电失效。因此最终的后果就是氢爆炸毁了厂房。当今大多数核潜艇的反应堆仍然是压水堆,因此也会有氢气产生;需要消除。而且核潜艇和常规潜艇都有几十吨的电池组,也会有少量氢气产生。潜艇电池组大多不用铅而用昂贵的纯银。另外艇员人体排气。也有占据21%的氢气产生。因此各国潜艇兵都禁止吃黄豆和萝卜。这些氢气看似不多,天长日久在潜艇内聚集起来也不得了,必须日常消氢。


本文为我原创

本文禁止转载或摘编

-- --
  • 投诉或建议
评论