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读物本·【奇妙中国】火箭发动机 蒸汽时代
作者:乌圆奴
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【禁止转载】读物本 / 现代字数: 3682
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基本信息

创作来源转载作品
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作品简介

《奇妙中国》是由央视出品的人文科学纪录片,该片将向观众呈现近十年来举世瞩目的中国工程与科学成就,讲述了科学带给人类的奇妙感。本文仅用于优秀纪录片推荐,用于朗读练习,无任何商业用途,如侵删。

更新时间

首发时间2024-06-27 14:59:06
更新时间2024-06-27 16:51:54
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剧本正文

本文选自央视频纪录片《奇妙中国》系列,本文仅用于优秀纪录片推荐,解说词习读,未做任何商业行为,如侵删。

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超级火箭发动机

1.

如果把氢氧发动机比作一个人,一定极难相处,它时而极度冰冷,时而又热情过火。即便这么难以驾驭与相处,但它却事关重大,因为这是全球效率最高的火箭发动机之一。在北京,工程师正在装配一台高性能火箭发动机,这种利用液氢和液氧作为火箭发动机燃料是全球最为保密的技术之一,工程师准备将这种技术应用在中国的火箭上。

2.

每次启动这款发动机,工程师都如临大考,这种高效的氢氧发动机有两个显而易见的弱点需要高度关注,那就是储存和燃烧。眼前这些巨大的罐体内就是火箭发动机的液氢燃料和助燃剂、液氧,未来这些燃料都要充填到火箭发动机的腔体内。小心,液氢和液氧非常容易蒸发,并且只要有一点静电就会发生剧烈爆炸。因此,在火箭的运输与发射过程中都有非常严格且保密的技术规范。

3.

然而,这只是挑战的开始。液氢和液氧的沸点分别在零下253和零下183摄氏度。换句话说,这两种燃料气化后完全无法自然进入火箭发动机中那高达3500摄氏度的燃烧室。如何将这两种低温燃料瞬间喷射进高温燃烧室,是这种发动机的核心技术。能够控制这种能量的秘密就隐藏在这块由镍基合金制造的关键部件里。

4.

工程师将它放入这个装置,用240个小时来塑造它。在10天的时间里,那块镍基合金被电火花慢慢烧蚀成这种形状的轮盘。当火箭发动机工作时,这块安装于液氢液氧涡轮泵上的轮盘,分别以每分钟35000次和18000次的转速,瞬间把低温的液氢液氧压入发动机燃烧室,形成剧烈燃烧,产生强大推力。

5.

中国航天已经进入深空探测阶段,攻克氢氧发动机的意义在于液氢液氧是目前人类掌握性能和效率最高的火箭推进剂之一,这意味着发动机在保证澎湃动力的同时,最大限度提升了火箭载重量。利用液氢液氧就是中国工程师在冰与火之间的探索,冷暖自知,何尝不是人类面对宇宙时的忧伤与梦想。这就是奇妙中国。

地下建设者

6.

人类将眼光离开拥挤地面,转向脚下坚硬的岩石,许多巨型机器正在开拓黑暗地下世界,今天的故事就从这里开始。你是否知道一种庞然大物正在我们脚下运行,那就是盾构机。人类自身的能力极其有限,既无法像雄鹰般飞行,也不能如它们在地下生存。神奇的是,我们会发明工具。如果说航天器的发明源于人类对无尽光明地追寻,那么盾构机则是我们探索黑暗世界的开路先锋。这个巨无霸一旦启动,可谓威力无穷。

7.

它利用前端的巨大刀盘来粉碎前进道路上的坚硬岩石,将它们变成碎石和渣土后,再从刀盘中央吸入内部管道,送出施工隧道。不断前进的盾构机身后留下掏空的隧道,这里随时存在垮塌危险。此时,人类的想象力开始发挥作用。工程师赋予这个长150米、重达6000吨的庞然大物一个新功能,那就是一边挖掘一边修建,其所过之处留下坚固的地下工程。盾构机把曾经数百人在黑暗中的危险工作变成少数人与机器的精密配合,这是人类有史以来首次轻松自在、遁土而行。

8.

然而创造这种钢铁巨无霸,其复杂程度叹为观止。这种长达100多米的盾构机由上万个功能部件组成。令人好奇的是,中国工程师是如何像制造变形金刚一样创造出这种在地下无坚不摧的钢铁巨无霸?组合部件离不开焊接技术,而传统焊接的最大问题就是焊接电弧无法击穿盾构机厚达50厘米的高强钢板。中国盾构机运用先进的高能深熔焊接技术,将高能激光聚集到金属焊接区域,形成一个摄氏2500度的高温焊接熔池,精细控制焊接深度。

9.

这项技术使盾构机各大部件牢不可破地连接成一个钢铁巨无霸在地下开拓前行。今天中国地铁里程位居全球首位,庞大的基建规模迅速降低了国产盾构机的造价。无论东方还是西方,神话里的地下世界都令人生畏。但今天我们知道,黑暗未必就是恐惧,还有希望。这就是奇妙中国。

新蒸汽时代

10.

对清洁能源的利用关系到人类的前途命运。中国,这个世界上对新能源利用最坚定的国家之一,同时也在普及一种叫做“超超临界”的煤炭发电技术。这难道不是自相矛盾吗?一百万年前人类学会了用火,吃到了第一顿烤肉。熟食让人类大脑得到更好发育,最终从动物世界脱颖而出。能源利用效率的每一次提升都会推动文明不断进步,在人类全力推动新能源利用的今天,中国煤炭发电依然占到总用电量约70%。

11.

中国,正在高速发展的全球第二大经济体,当务之急是迅速提升传统能源的效率。“超超临界”技术就是中国应对能源问题的最新办法。“超超临界”发电机组看起来和普通火力发电站原理相同,都使用煤炭将水加热变成蒸汽,再利用蒸汽推动气轮机发电。然而,“超超临界”技术却不止如此简单。这就是“超超临界”技术发电站,这个40层楼高的建筑被超过1000千米的管道紧紧缠绕,当水进入这些管道时奇迹发生了。

12.

在这迷宫般的管道中,水被不断升温和增压。“压力达到了22.129(兆帕)、温度达到了374(摄氏度),这就是“超超临界”的一个临界点。”当水温和压力到达工程师说的临界点,水就会完全消失,变成一团高温高压的蒸汽在奔腾前进。“之后再给它加热,相当于进一步给它赋能,让它的能量更足一点,做功能力就会更强”——李勇(电厂运行副值长)

13.

目前世界上只有眼前这些管道才能束缚这个翻滚奔腾、具备600摄氏度高温、32兆帕压力的能量。如果将其释放,可以瞬间产生超过3吨TNT炸药的威力,现在我们束缚住这股能量并用来发电。这样的发电原理应该需要大量燃料来产生巨大能量,恰恰相反,“超超临界”技术在提高效率同时较传统发电厂降低六分之一的燃煤消耗量。

14.

今天,中国不仅在新能源利用上占据领先地位,也是“超超临界”技术应用最广泛的国家之一。与发达国家的能源主要用于消费不同,中国的能源绝大部分消耗在工业生产。对中国而言,能源利用本质是一个国家的发展权问题。一边高速发展,一边节能减排,2012年至2019年,中国以能源消费年均2.8%的涨幅支撑了年均7%的经济增长,这就是奇妙中国。

光能24小时

15.

捕捉光线是人类的伟大梦想,很久以前的人们相信,空中那团燃烧的大火球具有无穷魔力。但问题是,我们如何取得这种能量?9岁的黎姆央腾问爸爸,羊群为什么能在荒芜的戈壁滩上找到食物?父亲告诉她,奥秘就隐藏在一座超级工程里。戈壁滩上这座占地609平方千米、拥有1300万片光伏电板的超级电站,每年发电量达到90亿度的同时,所带来的水还将眼前的戈壁滩变成了牧场。在戈壁滩,这个人造工程竟然成为自然生态的一部分。

16.

2021年,中国光伏利用率达到95%,太阳能的装机规模达到2.5亿千瓦,青藏高原充足的阳光带来无穷能量。不过天黑了怎么办?我们是否可以在黑夜里继续利用太阳的能量来发电?从青海省一路向西是甘肃的敦煌,这里不仅有震撼世界的莫高窟遗迹,更有一个可以在夜间利用光能的发电厂。夜里,戈壁滩上万籁俱寂,只有这个庞然大物在悄然运行。见不到太阳的光能电厂怎么发电?这里的奇妙故事还要从白天开始。

17.

当太阳升起,1.2万组巨大镜面开始自动追踪太阳,将太阳能量汇聚到这个集热塔顶端,这很像我们小时候玩的镜面反光游戏。汇聚的光热将塔内的3万吨熔盐加热到500摄氏度高温,太阳的能量就被转移到这里储存起来。当夜幕降临,我们才能感受到这个发电厂的奇妙之处。塔内3万吨熔盐缓慢流入储热罐中,与里面的水发生反应,利用产生的蒸汽来推动汽轮机发电,从而令这个戈壁滩在没有太阳的夜里也是能量满满。

18.

今天我们已经掌握多种利用太阳量的方法,可以24小时不间断向全国输出电力。这个过程周而复始,既保证了光能24小时全天候输出电力,又确保了电能输出的稳定性。亿万年前一场巨变,生物遗体变成了今天的煤炭和石油,对化石能源的利用使人类发展出今天的文明,而太阳的能量将引导人类前往下一个充满挑战和未知的新世界,这就是奇妙中国。

特高压的秘密

19.

今天的故事与所有人有关,如果没有这种技术,每到夜晚,许多地方将会变成这样,对,一片漆黑。电是现代文明的根基,随着中国经济的高速发展,日益繁荣的都市圈对电力的需求与日俱增。当城市周围的电力供应无法满足需求时,更大范围的电力互联是否可能呢?我国幅员辽阔,在西部煤炭和清洁能源极为丰富,用电需求却集中在经济发达的中东部地区。如果使用常规输电技术,西部的电能到达东部之前就因电阻的损耗而消失殆尽。

20.

别急,这就是奇妙之处。在这个极具未来感的输电工程里,巨大的变压器和密集的换流阀正在将电压升高、升高、再升高,一直提升到家用电压的3600倍以上。为什么要这么做?因为解决长距离输送电能问题,其实只需要一个简单原理。这是电阻热功率公式,简单说就是电力输送功率一定的情况下,电压越大、传输损耗越小。这座水电站每天能发出1亿度电能,南方电网的工程师们利用提升的电压,将处于西南深山中的电能瞬间传送到1500千米外的粤港澳大湾区。

21.

今天,大湾区每三度电就有一度来自遥远的西部。提高电压原理看似简单,但实际上,当电压足够高的时候,一般变压器将会被瞬间烧毁。工程师需要找到能承受数百千伏电压的变压器材料——纸,你没听错,就是纸。这些纸张与我们日常的快递纸箱相似,区别在于它们加入了特制纤维,密度是普通纸张的4倍。

22.

通过多层的堆叠和塑形,25万个纸质配件组合成高压变压器的核心部件,成为世界上耐电程度最高的绝缘堡垒。今天,中国已经建立了完整的特高压技术标准。辽阔的国土面积和巨大的能源需求催生了这个横跨中国东西的超级工程,它们在离地平均200米的空中维护这条奔腾着高达正负800千伏电压的能源高速公路,这就是奇妙中国。


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