《船舶核动力装置》PPT课件.ppt

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1、核动力装置 Nuclear Power Plant核科学与技术学院核科学与技术学院（）（）MNPP-L021/21/20231核动力装置船舶核动力装置船舶核动力装置反应堆反应堆一回路系统一回路系统二回路系统二回路系统推进系统推进系统齿轮减速推进齿轮减速推进电力推进电力推进压水堆压水堆3.船用核动力装置的基本组成船用核动力装置的基本组成液态金属冷却液态金属冷却反应堆反应堆1/21/20232核动力装置核动力装置压水堆核动力装置原理流程压水堆核动力装置原理流程1/21/20233核动力装置核动力装置一回路系统一回路系统反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统专设安全系统专设安全系统一回路辅助系统一回路辅助

2、系统废物处理系统废物处理系统一回路系统的基本组成一回路系统的基本组成1/21/20234核动力装置核动力装置二回路系统二回路系统汽轮机回路汽轮机回路蒸汽系统蒸汽系统循环水系统循环水系统润滑油系统润滑油系统造水系统造水系统二回路系统的基本组成二回路系统的基本组成1/21/20235核动力装置核动力装置二回路主机配置方案二回路主机配置方案1/21/20236核动力装置核动力装置船舶推进方式船舶推进方式1/21/20237核动力装置核动力装置1.3 船舶核动力装置的技术经济指标船舶核动力装置的技术经济指标1.船用条件船用条件2.主要技术经济指标主要技术经济指标1/21/20238核动力装置核动力装置

3、1.船用条件船用条件（1）受海洋条件影响）受海洋条件影响 摇摆、倾斜、升降摇摆、倾斜、升降 具有在海洋条件下正常运行能力具有在海洋条件下正常运行能力（2）易产生海上事故易产生海上事故 碰撞、触礁、火灾、沉没，要求生命力强碰撞、触礁、火灾、沉没，要求生命力强（3）负荷变化频繁、幅度大）负荷变化频繁、幅度大 机动性要求机动性要求（4）航行远离基地、码头）航行远离基地、码头 维修、补给困难维修、补给困难 要求可靠性高要求可靠性高1/21/20239核动力装置核动力装置1.船用条件船用条件（5）船内舱室空间有限船内舱室空间有限 要求动力装置结构紧凑、占用空间较小要求动力装置结构紧凑、占用空间较小（6）

4、船上、港口人员密集）船上、港口人员密集 辐射防护要求高辐射防护要求高（7）海洋气候潮湿）海洋气候潮湿,空气中含有盐分空气中含有盐分 设备应具有抗腐蚀性能设备应具有抗腐蚀性能1/21/202310核动力装置核动力装置海上事故（海上事故（1）l2007年年1月月9日日，日日本本川川崎崎汽汽船船公公司司的的“最最上上川川”号号大大型型油油轮轮和和美美国国“纽纽波波特特纽纽斯斯”号号核核动动力力潜潜艇艇在阿拉伯海的霍尔木兹海峡相撞。在阿拉伯海的霍尔木兹海峡相撞。l油油轮轮局局部部受受损损，但但没没有有人人员员伤伤亡亡，也也没没有有造造成成原原油油和和核核泄泄漏漏事故。事故。1/21/202311核动力

5、装置核动力装置海上事故（海上事故（2）l2000年年8月月12日日，造造价价10亿亿美美元元的的俄俄罗罗斯斯核核潜潜艇艇“库库尔尔斯斯克克”号号在在巴巴伦伦支支海海爆爆炸炸沉没，沉没，118人殉难人殉难 l反反应应堆堆处处于于安安全全关关闭闭状状态态，没没有有造造成成核核泄漏泄漏1/21/202312核动力装置核动力装置核动力潜艇的舱室空间核动力潜艇的舱室空间核电站的主控核电站的主控室与汽机厂房室与汽机厂房1/21/202313核动力装置核动力装置2.主要技术经济指标主要技术经济指标（1）安全性）安全性（2）装置功率）装置功率（3）经济性）经济性（4）重量尺寸）重量尺寸（5）可靠性）可靠性（6

6、）适航性）适航性（7）生命力）生命力（8）机动性）机动性（9）隐蔽性）隐蔽性1/21/202314核动力装置核动力装置（1）安全性）安全性 含义：对船上所有人员的健康和对周围环境的清洁与安全含义：对船上所有人员的健康和对周围环境的清洁与安全有切实可靠的保证。有切实可靠的保证。正常条件下，对人员的放射性辐照低于法定水平。正常条件下，对人员的放射性辐照低于法定水平。事故情况下，安全系统及时投入，防止放射性物质外泄。事故情况下，安全系统及时投入，防止放射性物质外泄。l是船舶安全的基础，是诸项指标中最基本的要求；是船舶安全的基础，是诸项指标中最基本的要求；l核安全始终是在核动力装置的研制和使用中的首要

7、问题。核安全始终是在核动力装置的研制和使用中的首要问题。1/21/202315核动力装置核动力装置a.安全性要求安全性要求l虽虽然然核核动动力力装装置置发发生生危危险险的的可可能能性性并并不不比比其其他他动动力力装装置置大大，但万一发生事故就会对环境和人员造成辐射；但万一发生事故就会对环境和人员造成辐射；l核核动动力力舰舰船船的的检检修修和和换换料料需需要要设设置置专专用用的的码码头头和和设设施施，运运行和维修过程中产生的放射性废物需要适当的处理；行和维修过程中产生的放射性废物需要适当的处理；l为为保保证证核核动动力力舰舰船船在在意意外外和和遭遭受受攻攻击击的的情情况况下下不不发发生生核核污污

8、染事故，核动力装置必须有很高的固有安全性。染事故，核动力装置必须有很高的固有安全性。保证堆芯不烧毁；保证堆芯不烧毁；保证放射性物质不泄漏。保证放射性物质不泄漏。1/21/202316核动力装置核动力装置b.辐射防护措施辐射防护措施l核核反反应应堆堆工工作作时时，不不可可避避免免有有强强烈烈的的放放射射性性辐辐射射，这这就就要要求求特特别别的的屏屏蔽蔽，限限制制或或根根本不让艇员进入潜艇的某些部位。本不让艇员进入潜艇的某些部位。l广广泛泛采采用用自自动动化化设设备备，不不断断监监测测空空气气的的放放射性和采用其他一些安全措施。射性和采用其他一些安全措施。l对对船船员员照照射射剂剂量量的的极极限限

9、值值都都有有严严格格的的标标准准规定。规定。1/21/202317核动力装置核动力装置c.安全性设计原则安全性设计原则l多道屏障多道屏障 燃料芯块及包壳燃料芯块及包壳 一回路承压边界一回路承压边界 反应堆舱反应堆舱l纵深防御纵深防御 预防事故发生预防事故发生 防止运行偏差发展为事故防止运行偏差发展为事故 限制事故后果限制事故后果 应急计划应急计划1/21/202318核动力装置核动力装置安全措施示意图安全措施示意图1/21/202319核动力装置核动力装置（2）装置功率）装置功率 含义：指主汽轮机组输出有效功率，即船舶推进器的输入含义：指主汽轮机组输出有效功率，即船舶推进器的输入功率。功率。有

10、效功率有效功率=汽轮机内功率汽轮机内功率-汽轮机机械损失汽轮机机械损失-齿轮减速器损失齿轮减速器损失-轴系损失轴系损失1/21/202320核动力装置核动力装置a.装置功率与船舶航速的关系装置功率与船舶航速的关系l装置有效功率装置有效功率 Ne 与船舶航速与船舶航速 vs、排水量、排水量 D 之间存在如下经之间存在如下经验关系式：验关系式：l推进功率与航速的立方成正比推进功率与航速的立方成正比l排水量一定的舰船，推进功率越大，航速则越高排水量一定的舰船，推进功率越大，航速则越高l高航速对于提高舰船的作战能力极为有利高航速对于提高舰船的作战能力极为有利1/21/202321核动力装置核动力装置b

11、.倒车功率倒车功率l民用船舶：民用船舶：倒车功率倒车功率=（40%50%）正车额定功率正车额定功率l军用舰船：军用舰船：倒车功率倒车功率=（20%40%）正车额定功率正车额定功率l军用舰船推进功率通常大于民用船舶军用舰船推进功率通常大于民用船舶l核动力装置中设置专门的倒车汽轮机来实现倒车核动力装置中设置专门的倒车汽轮机来实现倒车1/21/202322核动力装置核动力装置（3）经济性）经济性 含含义义：反反应应堆堆热热功功率率用用于于推推进进船船舶舶的的功功率率份份额额，表表示示能能量量利用的有效程度。利用的有效程度。l核核动动力力装装置置的的经经济济性性好好，意意味味着着核核燃燃料料的的消消耗

12、耗相相对对较较少少，可延长换料周期可延长换料周期l军军用用核核动动力力舰舰船船在在服服役役期期内内的的换换料料次次数数减减少少，可可以以提提高高在在航航率率，减减少少船船壳壳大大切切口口的的次次数数，同同时时还还可可以以减减少少换换料料过过程程中产生的放射性废物中产生的放射性废物1/21/202323核动力装置核动力装置a.核动力装置的朗肯循环核动力装置的朗肯循环4-5-1：定压吸热过程：定压吸热过程 1-2：绝热膨胀过程（：绝热膨胀过程（1-2a：实际膨胀过程）：实际膨胀过程）2-3：等温（定压）放热过程：等温（定压）放热过程 3-4：压缩过程：压缩过程1/21/202324核动力装置核动力

13、装置l装置效率装置效率 定义为装置有效功率与反应堆输出热功率的比值，即定义为装置有效功率与反应堆输出热功率的比值，即l装置总效率装置总效率 定义为装置输出总能量与反应堆输出热功率的比值，即定义为装置输出总能量与反应堆输出热功率的比值，即b.常用的经济性指标常用的经济性指标npp=16%21%1/21/202325核动力装置核动力装置（4）重量尺寸）重量尺寸l装置干重装置干重 装置的机械、设备和管系的重量装置的机械、设备和管系的重量l装置湿重装置湿重 装置干重装置干重+装置运行所必需的水和装置运行所必需的水和油的重量油的重量l装置贮备重量装置贮备重量 液体的贮备重量消耗材料的重量和液体的贮备重量

14、消耗材料的重量和贮备仪器重量贮备仪器重量l装置总重装置总重=装置湿重装置湿重+装置贮备重量装置贮备重量干重干重水水油油湿重湿重贮备重量贮备重量总重总重1/21/202326核动力装置核动力装置a.重量指标重量指标l单位功率的重量单位功率的重量 装置重量与装置有效功率的比值，装置重量与装置有效功率的比值，t/kWl装置相对重量装置相对重量 装置重量与船舶排水量之比装置重量与船舶排水量之比船名船名“列宁列宁”号破冰船号破冰船“北极北极”号破冰船号破冰船“奥托汉奥托汉”号核商号核商船船“萨瓦娜萨瓦娜”号核商号核商船船“陆奥陆奥”号核商船号核商船“鹦鹉螺鹦鹉螺”号核潜号核潜艇艇“华盛顿华盛顿”号核潜号

15、核潜艇艇t/kW0.0930.1020.1240.2560.2950.0990.0771/21/202327核动力装置核动力装置b.尺寸指标尺寸指标l容积饱和度容积饱和度 装置有效功率与动力装置舱室容积的比值，装置有效功率与动力装置舱室容积的比值，kW/m3l面积饱和度面积饱和度 装置有效功率与动力装置舱室面积的比值，装置有效功率与动力装置舱室面积的比值，kW/m2l长度饱和度长度饱和度 装置有效功率与动力装置舱室长度的比值，装置有效功率与动力装置舱室长度的比值，kW/m通常：通常：1/21/202328核动力装置核动力装置（5）可靠性）可靠性 含义：装置在规定的时间内、在规定的使用条件下完成

16、规含义：装置在规定的时间内、在规定的使用条件下完成规 定功能的能力。定功能的能力。l可靠性对于保证核动力装置的可用性极为重要，是保证核可靠性对于保证核动力装置的可用性极为重要，是保证核动力舰船充分发挥战术、技术性能的重要前提之一动力舰船充分发挥战术、技术性能的重要前提之一1/21/202329核动力装置核动力装置a.可靠性指标可靠性指标l可靠度可靠度 设设备备在在规规定定的的条条件件下下和和预预期期使使用用期期内内完完成成其其功功能能的的概概率率，即不发生故障的概率。即不发生故障的概率。l故障率（或失效率）故障率（或失效率）l平均失效间隔时间平均失效间隔时间l设备可用率、故障运行率设备可用率、

17、故障运行率l维修度维修度1/21/202330核动力装置核动力装置a.故障率随时间变化的故障率随时间变化的“浴盆浴盆”曲线曲线1/21/202331核动力装置核动力装置b.可靠性要求可靠性要求l核动力舰船的自给力提高，续航力增大，同时又限制人员核动力舰船的自给力提高，续航力增大，同时又限制人员接近核动力装置的很多部位，这就要求主机、辅机、系统、接近核动力装置的很多部位，这就要求主机、辅机、系统、减速器等的工作有高度的可靠性，也就要求核动力装置的减速器等的工作有高度的可靠性，也就要求核动力装置的主要部件有很高的强度；主要部件有很高的强度；l核动力装置要有备用的机械、阀件、系统等；核动力装置要有备

18、用的机械、阀件、系统等；l有良好的人有良好的人-机机-环境，减少人因失误。环境，减少人因失误。1/21/202332核动力装置核动力装置（6）适航性）适航性 含义：在航行时，动力装置受到某种限定海洋条件下的影含义：在航行时，动力装置受到某种限定海洋条件下的影响，仍然能够保证安全运行的能力。响，仍然能够保证安全运行的能力。l海洋条件：海洋条件：海洋环境对核动力装置造成的摇摆、倾斜和升沉等，使核海洋环境对核动力装置造成的摇摆、倾斜和升沉等，使核动力装置承受附加的加速度。动力装置承受附加的加速度。l因因舰舰船船长长期期在在海海洋洋环环境境中中工工作作，所所以以要要求求核核动动力力系系统统、设设备备和

19、和操操纵纵机机构构等等能能在在摇摇摆摆、冲冲击击和和振振动动条条件件下下稳稳定定可可靠靠地地工作。工作。1/21/202333核动力装置核动力装置a.舰船运动的类型数据舰船运动的类型数据运动类型运动类型幅度幅度/时间时间/s左右摇摆左右摇摆3015俯仰摇摆俯仰摇摆107水面舰船甲板倾斜度水面舰船甲板倾斜度加速度类型加速度类型数值数值/g垂直垂直1.0横向横向0.5纵向纵向0.2水面非军用船加速度水面非军用船加速度数据来源：数据来源：国际海事机构（国际海事机构（OMCI）1/21/202334核动力装置核动力装置b.设计限值设计限值l西屋公司西屋公司纵倾纵倾5，横倾，横倾15纵摇纵摇7，横摇，横

20、摇30（周期（周期10s）l其它要求其它要求横摇横摇45（周期（周期79s），纵摇），纵摇15（周期（周期68s）长期允许任何方向有长期允许任何方向有20的持续倾斜的持续倾斜短期（小于短期（小于3min）允许任何方向有）允许任何方向有45的倾斜的倾斜冲击加速度冲击加速度3g1/21/202335核动力装置核动力装置（7）机动性）机动性 含义：动力装置在一定时间内改变运行工况的能力。含义：动力装置在一定时间内改变运行工况的能力。机动性的内容：机动性的内容：l启动时间启动时间从冷态到热态所需时间从冷态到热态所需时间l变速能力变速能力改变功率水平的时间改变功率水平的时间l变向能力变向能力正、倒车转换

21、时间及倒航时间正、倒车转换时间及倒航时间l续航力续航力舰船装载一次燃料所能持续航行的距离舰船装载一次燃料所能持续航行的距离1/21/202336核动力装置核动力装置机动性要求机动性要求l由于舰船机动性的特点，船用核动力装置相比陆用的需要由于舰船机动性的特点，船用核动力装置相比陆用的需要额繁地改变功率，且航行中运行工况变化也较大。额繁地改变功率，且航行中运行工况变化也较大。l作战舰艇航速的大幅度迅速变化；作战舰艇航速的大幅度迅速变化；快速升负荷，快速升负荷，3060s内，装置功率从内，装置功率从10%升至升至100%快速降负荷，快速降负荷，2s内，装置功率从内，装置功率从100%下降到下降到10

22、%事故情况下，事故情况下，0.81.2s内实现停堆内实现停堆破冰船破冰过程破冰船破冰过程核动力航母蒸汽弹射过程核动力航母蒸汽弹射过程1/21/202337核动力装置核动力装置（8）生命力）生命力 含义：在遭到战斗破损或事故破损时，装置能够保证或者含义：在遭到战斗破损或事故破损时，装置能够保证或者可能恢复其功能的能力。可能恢复其功能的能力。l对于在海洋中航行执行作战任务的军用舰船，动力装置的对于在海洋中航行执行作战任务的军用舰船，动力装置的生命力直接关系到舰船的生死存亡生命力直接关系到舰船的生死存亡l对于承担战略使命的核动力潜艇，动力装置的生命力甚至对于承担战略使命的核动力潜艇，动力装置的生命力

23、甚至关系到国家的命运关系到国家的命运 1/21/202338核动力装置核动力装置a.生命力保障措施生命力保障措施主动力分组布置（如双机方案主动力分组布置（如双机方案）应急贮备（关键设备完全备份）应急贮备（关键设备完全备份）采用互换性好的设备和仪表采用互换性好的设备和仪表重要设备单独供电，设置应急供电系统重要设备单独供电，设置应急供电系统重要消耗品分散布置重要消耗品分散布置具有破损报警装置及隔离装置具有破损报警装置及隔离装置 1/21/202339核动力装置核动力装置b.生命力设计实例生命力设计实例l美美国国的的“飞飞鱼鱼”号号及及其其以以后后所所有有美美国国核核潜潜艇艇上上普普遍遍采采用用机机

24、械械设设备备的的“双双重重设设置置”原原则则，即即同同一一设设备备有有两两套套的的设设计计原原则。则。l前前苏苏联联/俄俄罗罗斯斯在在生生命命力力研研究究和和设设计计中中也也很很重重视视这这一一原原则则。核核潜潜艇艇动动力力装装置置的的主主要要部部件件（除除了了反反应应堆堆、减减速速器器、轴轴系系和和螺螺旋旋桨桨外外）都都尽尽可可能能双双重重配配置置，有有些些核核潜潜艇艇设设置置两两座座反反应堆应堆1/21/202340核动力装置核动力装置（9）隐蔽性）隐蔽性l含义：动力装置运行过程中发出的物理场不被外界探测到含义：动力装置运行过程中发出的物理场不被外界探测到的能力的能力。l隐蔽性是提高舰船生

25、存能力的重要手段，在隐蔽性是提高舰船生存能力的重要手段，在“发现即摧毁发现即摧毁”的今天，隐蔽性显得尤其重要的今天，隐蔽性显得尤其重要l隐蔽性也是达到作战突然性的重要前提隐蔽性也是达到作战突然性的重要前提1/21/202341核动力装置核动力装置a.影响隐蔽性的主要因素影响隐蔽性的主要因素 噪声噪声l主冷却剂泵、齿轮减速器、螺旋桨等回转设备主冷却剂泵、齿轮减速器、螺旋桨等回转设备l流体噪声流体噪声 放射性放射性l放射性废物的排放放射性废物的排放l放射性物质的泄漏放射性物质的泄漏1/21/202342核动力装置核动力装置b.提高隐蔽性的措施提高隐蔽性的措施l控制水下噪声水平控制水下噪声水平消除噪

26、声源消除噪声源 采用自然循环反应堆；使用电力推进；提高运转设采用自然循环反应堆；使用电力推进；提高运转设备加工精度；采用泵喷推进器备加工精度；采用泵喷推进器隔离噪声源隔离噪声源 使用减振器、隔离壳和吸音材料，采用整体式减振使用减振器、隔离壳和吸音材料，采用整体式减振浮筏浮筏l控制放射性外泄强度控制放射性外泄强度限制排入海水中的放射性物质；限制排入海水中的放射性物质；保证对反应堆足够的放射性屏蔽。保证对反应堆足够的放射性屏蔽。l增大下潜深度，利用海洋背景提高隐蔽性增大下潜深度，利用海洋背景提高隐蔽性1/21/202343核动力装置核动力装置c.“东芝事件东芝事件”的背后的背后l20世世纪纪80年

27、年代代初初，日日本本东东芝芝机机械械公公司司背背着着巴巴黎黎统统筹筹委委员员会会，向向前前苏苏联联出售了出售了4台高精密的加工船用螺旋桨的数控机床台高精密的加工船用螺旋桨的数控机床 l前前苏苏联联使使用用这这种种铣铣床床加加工工出出高高质质量量、低低噪噪音音的的大大型型船船用用螺螺旋旋桨桨，将将新新型型核核潜潜艇艇的的噪噪音音大大幅幅下下降降，致致使使美美国国的的一一艘艘核核潜潜艇艇于于1986 年年10月月在在直直布罗陀附近海域跟踪前苏联核潜艇时与其发生了相撞事件布罗陀附近海域跟踪前苏联核潜艇时与其发生了相撞事件l在在此此之之前前，前前苏苏联联海海军军核核潜潜艇艇在在200海海里里以以外外有

28、有所所动动作作，美美国国核核潜潜艇艇不仅能够发现，而且能够辨别其特征不仅能够发现，而且能够辨别其特征l美美国国极极为为震震怒怒，向向日日本本政政府府施施压压，严严厉厉制制裁裁东东芝芝公公司司，许许多多当当事事人人被被捕捕，这就是哄动一时的，这就是哄动一时的“东芝事件东芝事件”1/21/202344核动力装置核动力装置1.4 船舶核动力装置的发展趋势船舶核动力装置的发展趋势1.国外船舶核动力装置的发展概况国外船舶核动力装置的发展概况2.船舶核动力装置技术发展趋势船舶核动力装置技术发展趋势1/21/202345核动力装置核动力装置1.国外船舶核动力装置的发展概况国外船舶核动力装置的发展概况I.美国

29、美国II.前苏联前苏联/俄罗斯俄罗斯III.英国英国IV.法国法国1/21/202346核动力装置核动力装置1.“鳐鱼鳐鱼”级级(4)，195519592.“鲣鱼鲣鱼”级级(6)，195619613.“长尾鲨长尾鲨”级级(14)，195819674.“鲟鱼鲟鱼”级级(37)，196319745.“洛杉矶洛杉矶”级级(62)，197619966.“海狼海狼”级级(3)，199520017.“弗吉尼亚弗吉尼亚”级级(3)，199620048.7级，共计级，共计131艘艘 1.“华盛顿华盛顿”级级(5)，195719612.“伊伊 桑桑 艾艾 伦伦”级级(5)，195919673.“拉菲特拉菲特”级

30、级(31)，196119674.“俄亥俄俄亥俄”级级(18)，197619975.4级，共计级，共计59艘艘 SSNSSBN.美国美国1/21/202347核动力装置核动力装置发展研制分代发展研制分代海狼级、弗吉尼亚级海狼级、弗吉尼亚级解决：先进技术，静音解决：先进技术，静音洛杉矶级洛杉矶级解决稳定性解决稳定性鲣鱼级鲣鱼级解决机动性、水滴型解决机动性、水滴型鹦鹉螺、海狼鹦鹉螺、海狼解决适应性解决适应性第四代核潜艇第四代核潜艇第三代核潜艇第三代核潜艇第二代核潜艇第二代核潜艇第一代核潜艇第一代核潜艇1/21/202348核动力装置核动力装置美国发展的船用堆系列美国发展的船用堆系列1.西屋公司的西屋

31、公司的SW系列系列l陆上模式堆：陆上模式堆：S1W，A1Wl装舰堆：装舰堆：S2W，S3W/S4W，S5W，S5W-，S6W A2W，A4W，C1W2.通用电气公司的通用电气公司的SG系列系列l陆上模式堆：陆上模式堆：S1G，S3G，S7Gl装舰堆：装舰堆：S2G，S4G，S5G，S6G，S8G，S9G D2G，A1G1/21/202349核动力装置核动力装置美国船用动力堆的命名规则美国船用动力堆的命名规则两个字母中间加一个数字：两个字母中间加一个数字：表示所装备舰艇的表示所装备舰艇的类别：类别：A航母航母C巡洋舰巡洋舰D驱逐舰驱逐舰S潜艇潜艇表示研制的公司：表示研制的公司：C燃烧工程公司燃烧

32、工程公司G通用电气公司通用电气公司W西屋公司西屋公司XXX首字母首字母末字母末字母中间数字中间数字表示研制序号表示研制序号1/21/202350核动力装置核动力装置表表1 美国潜艇堆主要性能表美国潜艇堆主要性能表堆名堆名S5WS5W-S5GS6GS8GS6W堆型堆型PWRN-PWRN-PWRN-PWRN-PWRPWR堆功率堆功率MW6085-10060160250250轴功率轴功率HP1500020000-2500017000400006000060000换料周期，换料周期，a45459101310131013续航力，万海里续航力，万海里12123540100100100初次投运时间初次投运时

33、间1958196119691976198119951/21/202351核动力装置核动力装置1.N级，级，132.V-I级，级，163.V-II级，级，74.V-III级，级，255.“阿尔法阿尔法”级，级，76.M级，级，17.“鲨鱼鲨鱼”级，级，128.“塞拉塞拉”级，级，61.H级，级，82.Y级，级，343.D-级，级，184.D-级，级，45.D-级，级，146.D-级，级，77.“台风台风”级，级，6攻击型攻击型弹道导弹型弹道导弹型1.E-级，级，52.E-级，级，293.C-级，级，124.C-级，级，65.P级，级，16.“奥斯卡奥斯卡”-级，级，27.“奥斯卡奥斯卡”-级，级

34、，12巡航导弹型巡航导弹型.前苏联前苏联/俄罗斯俄罗斯 19502003：建造：建造248艘核潜艇和艘核潜艇和5艘水面舰艘水面舰艇艇 1/21/202352核动力装置核动力装置前苏联前苏联/俄罗斯俄罗斯压水堆紧凑布置压水堆紧凑布置直管式高效直流蒸汽直管式高效直流蒸汽 发生器发生器安静性安静性“雅森雅森”级级第一代第一代50-60年代年代第二代第二代60-70年代年代第三代第三代80-90年代年代第四代第四代20世纪末世纪末发展过程发展过程压水堆、单流程压水堆、单流程螺旋管式管内直流蒸汽发生器螺旋管式管内直流蒸汽发生器Y级、级、D级、级、C级、级、V级级通用化、模块化通用化、模块化列管式直流蒸汽

35、发生器列管式直流蒸汽发生器台风级、奥斯卡、台风级、奥斯卡、S、阿拉库、阿拉库压水堆、双流程压水堆、双流程盘管式管外直流蒸汽发生器盘管式管外直流蒸汽发生器“阿尔法阿尔法”级攻击核潜艇级攻击核潜艇1/21/202353核动力装置核动力装置英国英国购买美国潜艇压水堆购买美国潜艇压水堆研制研制A A、B B、Z Z三种堆芯三种堆芯勇士、快速、特拉法尔加勇士、快速、特拉法尔加研制成果研制成果GG、前卫级核潜艇前卫级核潜艇S5WPWR-1PWR-21/21/202354核动力装置核动力装置法国法国l19601960年建立路上模式堆年建立路上模式堆PATPATl19711971年年CAPCAP攻击核潜艇陆上

36、模式堆攻击核潜艇陆上模式堆l19831983年年CAS-48CAS-48一体化压水堆（一体化压水堆（“红宝石红宝石”级攻击核潜艇）级攻击核潜艇）l200200年年“戴高乐戴高乐”号核动力航母号核动力航母1/21/202355核动力装置核动力装置2.船舶核动力装置技术发展趋势船舶核动力装置技术发展趋势I.提高安全可靠性提高安全可靠性II.延长堆芯寿命延长堆芯寿命III.增强自然循环能力增强自然循环能力IV.减振降噪减振降噪1/21/202356核动力装置核动力装置.提高安全可靠性提高安全可靠性l提高反应堆的固有安全性；提高反应堆的固有安全性；l提高反应堆的自然循环能力；提高反应堆的自然循环能力；

37、l采用非能动安全系统；采用非能动安全系统；l提高自动控制水平、减少误操作。提高自动控制水平、减少误操作。1/21/202357核动力装置核动力装置.延长堆芯寿命延长堆芯寿命l堆芯寿命：反应堆一次装料所使用的时间。堆芯寿命：反应堆一次装料所使用的时间。l提高转换比和堆芯中子经济性；提高转换比和堆芯中子经济性；l燃料元件采用稠密栅布置；燃料元件采用稠密栅布置；l优化燃料元件结构；优化燃料元件结构；l采用可燃毒物控制，适当加大燃料的初始装载量。采用可燃毒物控制，适当加大燃料的初始装载量。1/21/202358核动力装置核动力装置.增强自然循环能力增强自然循环能力l增大反应堆与蒸汽发生器之间的热中心位

38、差增大反应堆与蒸汽发生器之间的热中心位差l减小一回路及其相应设备的流动阻力减小一回路及其相应设备的流动阻力l强化蒸汽发生器的换热特性强化蒸汽发生器的换热特性l改进反应堆结构改进反应堆结构l增大堆芯进、出口冷却剂的温差，适当提高堆芯含汽率增大堆芯进、出口冷却剂的温差，适当提高堆芯含汽率l采取适当控制措施，减小海洋条件对自然循环的不利影响采取适当控制措施，减小海洋条件对自然循环的不利影响1/21/202359核动力装置核动力装置.减振降噪减振降噪l采用全电力推进采用全电力推进l在在结结构构上上使使动动力力机机械械与与艇艇体体分分离离，采采用用弹弹性性减减振振机机座座和和其其它减振、消音措施它减振、

39、消音措施l改进螺旋桨设计，提高螺旋桨加工精度改进螺旋桨设计，提高螺旋桨加工精度l采用泵喷射推进器采用泵喷射推进器l采用自然循环反应堆，消除主泵的运行噪声采用自然循环反应堆，消除主泵的运行噪声l采用高强度材料制造艇体，增大下潜深度采用高强度材料制造艇体，增大下潜深度1/21/202360核动力装置核动力装置泵喷推进器泵喷推进器l推进效率高推进效率高l辐射噪声低辐射噪声低国国内内外外研研究究和和应应用用结结果果表表明明：低低航航速速下下，泵泵喷喷推推进进器器的的低低频频线线谱谱噪噪声声比比七七叶叶大大侧侧斜斜螺螺旋旋桨桨小小15分分贝贝以以上上，宽宽带带谱谱声声级级总总噪噪声声下下降降10分分贝贝

40、以以上；高航速下，泵喷推进器降噪效果更为明显。上；高航速下，泵喷推进器降噪效果更为明显。l临界航速高临界航速高l构造复杂、重量大构造复杂、重量大泵泵喷喷推推进进器器是是一一种种组组合合式式推推进进器器，构构型型和和结结构构比比螺螺旋旋桨桨要要复复杂杂得得多多；重量是普通螺旋桨的重量是普通螺旋桨的23倍。倍。1/21/202361核动力装置核动力装置泵喷推进器的装备情况泵喷推进器的装备情况l20世世纪纪80年年代代，英英国国在在“特特拉拉法法尔尔加加”(Trafalgar)级级攻攻击击型型核核潜潜艇艇上上率率先先装装备备了了泵泵喷喷推推进进器器(Pump Jet Thruster)，随随后后装装

41、备备了了“前前卫卫”(Vanguard)级级及及“机机敏敏”(Astute)级核潜艇级核潜艇;l法国装备了法国装备了“凯旋凯旋”(Le Triomphant)级核潜艇级核潜艇;l美美 国国 装装 备备 了了“海海 狼狼”(Seawolf)级级、“弗弗 吉吉 尼尼 亚亚”(Virginia)级核潜艇级核潜艇;l据据不不完完全全统统计计，至至今今世世界界上上以以泵泵喷喷推推进进器器作作为为推推进进方方式式的的核动力潜艇已达几十艘之多。核动力潜艇已达几十艘之多。1/21/202362核动力装置核动力装置思考题思考题1.核能具有哪些特点核能具有哪些特点?用作船舶动力具有哪些优越性用作船舶动力具有哪些优

42、越性?2.为什么船用核动力装置普遍采用压水堆？为什么船用核动力装置普遍采用压水堆？3.船用核动力装置的船用条件有哪些船用核动力装置的船用条件有哪些?4.船用核动力装置各项技术经济指标的含义是什么船用核动力装置各项技术经济指标的含义是什么?5.船舶轴功率与排水量、航速之间的关系是什么船舶轴功率与排水量、航速之间的关系是什么?6.核动力装置安全设计原则有哪些核动力装置安全设计原则有哪些?各包含哪些内容各包含哪些内容?7.装置可靠性如何定义装置可靠性如何定义?8.什么是装置的生命力什么是装置的生命力?提高装置生命力的措施有哪些提高装置生命力的措施有哪些?9.提高船用核动力装置隐蔽性的措施有哪些？提高船用核动力装置隐蔽性的措施有哪些？10.船用核动力装置技术的发展趋势有哪些方面？船用核动力装置技术的发展趋势有哪些方面？1/21/202363核动力装置核动力装置The end1/21/202364核动力装置核动力装置