美刊公布核反应堆设计图：展现艺术之美

    据《连线》杂志报道，核反应堆的设计并非千篇一律。科学家会根据燃料、冷冻剂和各种配置来设计核电站，下面一组反应堆图片就充分展现了这一点。这些图片最早刊载于20世纪70年代和80年代出版的《国际核工程学》(Nuclear Engineering International)杂志上。

    美国桑迪亚国家实验室核工程师唐纳德-柯尼弗(Ronald Knief)是位收藏家，他的藏品中就包括这些核反应堆设计图。日前，柯尼弗在爱达荷国家实验室图书馆的帮助下完成了设计图收集工作，开始将其数字化。设计图共有一百多张，其中8张现已被永久收藏于新墨西哥州大学的图书馆。

    柯尼弗说：“这不是CAD或CAM之类的事情，而是真正的艺术。”同许多期美国《国家地理》杂志刊登的地图一样，这些也是一些插图，可以像海报一样展开，贴在墙上。在新墨西哥大学任教期间，柯尼弗还将它们当作教辅工具，作为教科书的插图。

    新墨西哥大学图书馆管理员堂娜-克罗默(Donna Cromer)与柯尼弗合作完成了这个项目。她说：“他将大多数核反应堆设计图保存下来，别人很难做到这一点，包括出版商。”这些剖面图是根据不同国家建造的反应堆绘制出来的，主要体现反应堆设计的多样性。柯尼弗选择以下图片作为介绍核工业发展历程的代表。柯尼弗说：“每一幅图都是先进的特定类型反应堆的代表。”

　　1.“道格拉斯角”反应堆


“道格拉斯角”反应堆
    “道格拉斯角”(Douglas Point)，是个沸水反应堆。在这类发电站，冷却水直接流经燃料，沸腾变成蒸汽，驱动涡轮机运行。柯尼弗说：“这是直接循环，类似于传统燃煤发电厂。”沸水反应堆是美国常用的反应堆。

    2.SNUPPS反应堆


SNUPPS反应堆
    在美国，占据主导地位的核电站类型是压水反应堆。标准化核电站系统(简称SNUPPS)是西屋电气公司建造的众多压水反应堆之一。在这类系统中，高压令流经堆芯的冷却水不会蒸发。接下来，温度极高的水被疏导至热交换器，将能量传输至第二套压力更低的管道。管道中的水会变成蒸汽，令发电机保持运转。

    3.“大海湾”反应堆


“大海湾”反应堆
    “大海湾”(Grand Gulf)是美国通用电气公司设计的沸水反应堆。通用电气、西屋和巴威(Babcock & Wilcox)等三家公司垄断了美国的核发电市场。

   4.CANDU反应堆


CANDU反应堆
    各国核工业采用的设计并不相同。例如，在加拿大，天然铀而不是浓缩铀被用来驱动CANDU反应堆。天然铀由纯度超过99%的铀238构成，铀235所占比重不到1%。浓缩铀提高了铀235的浓度，从而增加了一定数量铀中发生的裂变量。CANDU反应堆的慢化剂是重水，重水具有多余的氘同位素。之所以使用重水，是因为与正常的水相比，它吸收中子的可能性更小，令核反应不会遭到“扼杀”。

    5.“富尔顿”反应堆


“富尔顿”反应堆
    “富尔顿”(Fulton)反应堆不同于常规反应堆，因为它采用石墨连同铀作为燃料，类似于美籍意大利物理学家恩里科-费米及同事在芝加哥大学足球场地下建造的世界上第一座核反应堆。其冷却剂采用的是氦气。

    6.奥斯卡尔沙姆核电站


奥斯卡尔沙姆核电站
    奥斯卡尔沙姆核电站是正在瑞典投入使用的10座反应堆之一。尽管瑞典的水力发电技术十分发达，核反应堆仍给这个国家带来相当于该国发电总量45%左右的电力。奥斯卡尔沙姆核电站采用的是沸水反应堆。

    7.“超级凤凰”反应堆


“超级凤凰”反应堆
    “超级凤凰”(Super-Phenix)是世界上唯一一座满负荷运转的液态金属快中子增殖反应堆。或许听上去有些难以理解，但多年来，美国核研发计划的主要工作都用于这种发电站了。快中子增殖反应堆产生的可裂变物质量超过其使用的可裂变物质量。换言之，你获得的钚量超过投入的钚和铀总量。在一个钚对于核武器制造不可或缺以及铀矿资源相当紧缺的年代，增殖反应堆便成了畅销品。“超级凤凰”反应堆的建设始于1976年，1986年与电网相连，20世纪90年代末期关闭。在此期间，这座反应堆遭遇了各种各样的问题，停工时间总计超过了运行时间。(秋凌)