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第334章 超臨界流體發電!

2024-08-05 17:30:54 作者: 729倉庫管理員
  釷基熔鹽堆在經歷第一次試運行之後,開發速度遠超大家的想像。

  僅僅不到三周時間,就解決了第一次試運行之中遇到的各項問題。

  「各系統準備完成,具備開始第二次試運行的條件。」

  核裂變反應堆開始運行,裂變反應開始。

  固態釷基熔鹽溫度開始升高,很快就達到了500度。

  通過換熱管交換熱量,大量的水成為蒸汽,隨後推動蒸汽輪機。

  第二次試運行,並沒有像第一次那樣出現大量的問題。

  但是出於安全等問題考慮,試運行最少還會進行數次。

  才能夠正式宣布這項技術成功。

  「張所長,我們的研究取得了一點成果,您要不要來看看?」

  負責發電裝置研發的袁兵,在第二次試運行成功之後。

  告訴張星揚一個好消息。

  「哦?熔鹽推動燃氣輪機運行的方式你們找到了。」

  張星揚饒有興趣地放下手中的工作說道。

  目前熔鹽堆還是採用的傳統蒸汽輪機發電。

  也就是俗稱的燒開水。

  如果能夠直接用氣化後的高溫熔鹽推動燃氣輪機,那麼能量轉化效率將會提高很高。

  在這之前,袁兵他們雖然已經對燃氣輪機展開了不少的研究。

  但是汽化熔鹽遠不是他們之前用的燃氣能比。

  無論是腐蝕性還是核輻射,都需要對燃氣輪機的核心部件進行專門的改造。

  「還沒有。」袁兵搖了搖頭。

  張星揚倒是沒生氣,「那是有什麼好消息?」

  袁兵一臉驕傲:「我們做出了一台實驗性質的超臨界二氧化碳發電機!」

  超臨界二氧化碳發電機!

  張星揚聽到這個名詞,增添了一點興致。

  「國內這方面研究還比較少吧,你們是怎麼做出來的?」

  超臨界二氧化碳發電,算是電力科技樹之中比較冷門的存在。

  主要是應用了超臨界流體的獨特性質。

  超臨界流體因為溫度和壓力都在氣液轉變臨界點,因而出現了一系列特性。

  比如,良好的流動、傳熱性能。

  流動性好,讓他在推動渦輪做功時傳遞動能更多。

  傳熱性能優異,讓它能夠在換熱環節的熱效率更高。

  「我們也是取了巧。」

  在前往實驗室的路上,袁兵向張星揚稍微解釋了一下。

  「超臨界二氧化碳本身的性質、換熱規律非常複雜,想要得到關鍵性的熱力參數幾乎是不可能的事情。」

  超臨界流體不同於常規液體或氣體,在熱力學變化過程中會偏離理想氣體,特別是在近臨界區和跨臨界點時,熱力參數呈非線性變化。

  「按照一般思路,那就只能夠通過不斷調節負載的工作狀況和負荷調節,來一點一點的摸索。」

  「一開始我們也是這麼做的,如果繼續按照這條路走下去,可能還要花費數年的時間。」


  「但是考慮到整體的研發時間,我們放棄了這種研究方式。」

  張星揚饒有興趣問道:「然後呢?」

  對於不知曉的規律,總是需要大量的時間來摸索它的性能。

  張星揚一點都不感到奇怪。

  讓他感到好奇的是,袁兵他們難道有辦法跳過了大量摸索這個環節?

  「其實我們也沒有放棄摸索,只是更換了摸索的方式。」

  袁兵一邊走著,一邊回憶他們當時的做法。

  「我們編寫了一款自動調節程序,能夠通過實驗反饋的結果自主對負載和工況進行調節。」

  「這樣我們就省去了做實驗的時間,只需要對實驗數據進行建模分析就可以了。」

  張星揚豎起了自己的大拇指:「你們的方法真不錯,值得學習。」

  實際上,袁兵他們當時還是遇到了很多的困難。

  首先自動控制實驗條件的程序,就不是那麼好編寫的。

  第一次實驗的時候,甚至搞壞了他們的超臨界流體試驗台!

  一個超臨界流體試驗台就價值上百萬!

  要不是研究經費充足,並且張星揚給與足夠的信任。

  說不定整個項目,都直接被終止了。

  哪裡還會讓他們繼續研究下去。

  編寫程序需要足夠優秀的軟體工程師,完成數據建模分析則是要足夠強大的數學功底。

  好在袁兵本人的數學功底這麼多年工作之中一直都沒有落下。

  才能夠在短時間內對天文數字一般的數據完成建模分析。

  機器24小時不停進行測試,得到了海量的數據。

  走進袁兵所屬的實驗室之內,數台大型裝置有序地擺放在各處,

  中間通過高強度管道連接。

  「這也就是你們開發出來的超臨界發電機?」

  張星揚掃了一眼沒太看明白運轉過程。

  只是看出來,這套裝置有數台渦輪壓氣機,換熱器,冷卻器等裝置。

  想要真的弄懂,還是需要開發人員來講解。

  「我們是運用的閉式布雷頓循環。」

  袁兵就著自己手邊的設備開始了講解。

  閉式布雷頓循環系統是燃氣輪機的主要運作方式。

  氣體在壓氣機中壓縮,然後壓縮後的氣體進入燃氣輪機燃燒室,在燃燒室之中加熱。

  加熱後的高溫燃氣進入燃氣透平膨脹做功。

  推動發電機發電。

  「超流體二氧化碳在經過第一道可變速渦輪驅動壓氣機之後,會經過回熱器,然後再經過第二次壓縮機壓縮。」

  「隨後通過核反應堆的換熱器加熱,再經過汽輪機工作推動發電機發電。」

  「在這之後的二氧化碳將會通過冷卻器降溫,再重新開始新一輪的循環。」

  袁兵簡單介紹了一下發電系統的原理。

  隨後略帶感慨地說道:


  「雖然結構設計比較簡單,但是我們在這個過程之中可是遇到了不少的困難。」

  張星揚理解地拍了拍他的肩膀:

  「辛苦你們了!」

  超臨界流體發電技術,作為一項新興技術。

  在國際上都還沒有任何人完成開發。

  這就意味著,袁兵他們別說是抄作業。

  就連這條路能不能走得通,都是一個未知數。

  張星揚沒給袁兵太多傷感的時間:

  「超臨界二氧化碳發電機,現如今的功率是多少?」

  袁兵收回了自己的思緒說道:

  「目前這台超臨界二氧化碳發電機的功率是25MW。」

  和反應堆的功率相比,發電機的功率不算很高。

  一台體型還不到一個房間大小的釷基熔鹽堆,功率就超過了它的十倍。

  「它的熱效率呢?」

  張星揚好奇起另外一個問題。

  超臨界流體的熱性能,比起傳統的燃氣,要超出一大截。

  「最高情況下,能夠達到百分之七十八。」

  袁兵爆出一個能讓別人瞠目結舌的數字。

  不過張星揚還是捕捉到了其中的小細節,「正常運行狀態下呢?」

  燃氣輪機最高也能夠達到百分之六十以上的熱效率。

  但是正常來說還是維持在四十左右。

  「正常情況下維持在百分之六十到百分之七十之間。」

  袁兵說道:「這個數字是我們目前的數據,後續改進之後說不定還能夠有所提升。」

  作為一台實驗性質的超臨界二氧化碳發電機,能夠做到這種程度已經不容易。

  很多發明,並不是一開始就能夠達到後來的效果。

  最初的蒸汽機連從礦坑之中抽水都費勁。

  最初的核反應堆也只能點亮一枚小小的燈泡。

  「沒有責怪你們的意思。」張星揚擺了擺手說道。

  「下一次試運行,你們的超臨界發電機要參加嗎?」

  實驗性釷基熔鹽堆,並不是只能夠容納一套蒸汽動力發電機。

  換熱器管道能夠接入數套不同的系統。

  所以再加一個超臨界二氧化碳發電機,對反應堆沒啥影響。

  頂多是能夠從液體熔鹽那裡轉移更多的熱量。

  「這我有點拿不定主意。」

  袁兵有些猶豫地說道。

  在看向張星揚之後這才解釋道:

  「我主要是感覺目前的超臨界二氧化碳發電機,還不夠完善。」

  「要是實驗之中出現故障,那就太糟糕了。」

  張星揚反問道:「超臨界二氧化碳會有什麼大問題嗎?」

  袁兵下意識地搖了搖頭:「那倒不會,超臨界流體是不會在常溫常壓環境下存在的。」

  張星揚攤開自己的雙手說道:「那不就得了,那你還害怕什麼。」


  超臨界流體只有處於臨界點的時候,才能夠保持自身狀態。

  一旦這個條件不存在,那麼超臨界流體就要回到它的常態。

  二氧化碳氣體,在常溫常壓下是氣體。

  也就意味著,即使他們的發電機出現故障泄露。

  也只是泄露一部分二氧化碳氣體。

  除了能夠降低一些氧氣濃度之外,不會有什麼別的後果。

  「那麼就這麼決定了,下一次反應堆試運行你們也要參加。」

  張星揚說完之後,就準備離開。

  既然該看的都看完了,此時不走更待何時!

  然而卻被袁兵拉住了自己的衣袖。

  「還有什麼事?」

  袁兵扭捏了一下,才在張星揚的催促下說道:

  「你說我們的超臨界二氧化碳發電機有可能用在航母上嗎?」

  張星揚有些沒料想到袁兵竟然這麼在意這件事。

  「有一定的可能,不過還是要看我們的反應堆開發進度,還有你們的發電機開發進度。」

  袁兵一臉堅毅說道:「那我就是拼了這條老命,也要把合格的超臨界二氧化碳發電機搞出來。」

  作為經歷過前幾十年鷹醬航母壓力的老軍工。

  袁兵比大多數人都清楚一艘核動力航母代表著什麼。

  祖國的萬裏海疆,不止是一艘常規動力航母能夠守衛的過來。

  必須要有數艘核動力航母組成的強大航母編隊才能夠守護。

  第三次釷基熔鹽反應堆試運行時間,僅僅和第二次相隔了一個星期時間。

  第二次的運行狀態,已經表明反應堆本身研發成功了。

  剩下的就只有各方面的優化處理。

  讓它的各方面效率,能夠有更進一步的提高。

  所以,大多數人除了關注自己的工作內容之外。

  將大部分的注意力,都放在了袁兵他們新開發出來的超臨界二氧化碳發電機上。

  大家實在是對這個據傳說能夠達到將近百分之八十熱效率的發電機感到十分好奇。

  在這之前,他們所使用的所謂高效率蒸汽輪機,熱效率也才百分之三十多。

  「蘇姐,你覺得他們的發電機熱效率真的能夠有那麼高嗎?」

  材料實驗室的研究員,向蘇曉打聽道。

  畢竟在材料實驗室的眾多人看來。

  蘇曉和他們所長的關係很近,說不定能夠從所長那裡知道更多的東西。

  「應該吧。」蘇曉略帶冷淡地說道。

  她確實是知道一些別人不知道的事情,比如在這之前張星揚曾經在袁兵他們實驗室待過不短的時間。

  所以這件事很大概率是真的。

  如果是假的,張星揚早就闢謠了。

  第三次釷基熔鹽堆的試運行時間,要遠遠長於前兩次。

  第一次實驗僅僅維持了一個小時,第二次試運行時間更長一些,達到了將近五個小時。


  而第三次試運行的時間,將會是48小時!

  「結果出來了!」

  有擅長交際的,喘著粗氣從實驗室外跑進來說道。

  「結果怎麼樣?」

  「能夠達到百分之八十嗎?」

  「有沒有百分之六十?」

  跑進來的助理研究員,喘了口氣後說道:

  「超了!超了!」

  「真的假的?!」

  「不會吧?」

  身邊的人都發出一陣陣的驚呼,基本上都覺得不可能。

  在這之前,最為樂觀的人認為能夠有百分之六十就不錯了。

  「實驗數據顯示,它的熱效率達到了百分之八十一!」

  助理研究員向大家展示了自己手上的一張紙。

  上面的數據很簡單,就是單純的各個點溫度變化數據。

  數據大家基本上不看,直接看向最下面的結論。

  明晃晃的寫著81%。

  「這算是劃時代的發明了吧?」

  大家看完之後陷入一片寂靜,過了一會才有人說道。

  蘇曉沉思了一會開口道:

  「還不算,除非他們能夠解決成本和製造工藝等問題。」

  作為實驗室負責人,蘇曉知道的更多。

  這一台超臨界二氧化碳發電機,成本就上億!

  就算是財大氣粗的研究所,也造不起更多。(本章完)


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