船舶核动力装置【精制材料】
64页1、核动力装置 Nuclear Power Plant,核科学与技术学院 (V2009.03.4),MNPP-L02,1,行业相关,船舶核动力装置,反应堆,一回路系统,二回路系统,推进系统,齿轮减速推进,电力推进,压水堆,3. 船用核动力装置的基本组成,液态金属冷却 反应堆,2,行业相关,压水堆核动力装置原理流程,3,行业相关,一回路系统,反应堆冷却剂系统,专设安全系统,一回路辅助系统,废物处理系统,一回路系统的基本组成,4,行业相关,二回路系统,汽轮机回路,蒸汽系统,循环水系统,润滑油系统,造水系统,二回路系统的基本组成,5,行业相关,二回路主机配置方案,6,行业相关,船舶推进方式,7,行业相关,1.3 船舶核动力装置的技术经济指标,1.船用条件 2.主要技术经济指标,8,行业相关,1.船用条件,(1)受海洋条件影响 摇摆、倾斜、升降 具有在海洋条件下正常运行能力 (2)易产生海上事故 碰撞、触礁、火灾、沉没,要求生命力强 (3)负荷变化频繁、幅度大 机动性要求 (4)航行远离基地、码头 维修、补给困难 要求可靠性高,9,行业相关,1.船用条件,(5)船内舱室空间有限 要求动力装置结构紧
2、凑、占用空间较小 (6)船上、港口人员密集 辐射防护要求高 (7)海洋气候潮湿,空气中含有盐分 设备应具有抗腐蚀性能,10,行业相关,海上事故(1),2007年1月9日,日本川崎汽船公司的“最上川”号大型油轮和美国“纽波特纽斯”号核动力潜艇在阿拉伯海的霍尔木兹海峡相撞。,油轮局部受损,但没有人员伤亡,也没有造成原油和核泄漏事故。,11,行业相关,海上事故(2),2000年8月12日,造价10亿美元的俄罗斯核潜艇 “库尔斯克”号在巴伦支海爆炸沉没,118人殉难 反应堆处于安全关闭状态,没有造成核泄漏,12,行业相关,核动力潜艇的舱室空间,核电站的主控 室与汽机厂房,13,行业相关,2.主要技术经济指标,(1)安全性 (2)装置功率 (3)经济性 (4)重量尺寸 (5)可靠性 (6)适航性 (7)生命力 (8)机动性 (9)隐蔽性,14,行业相关,(1)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。 事故情况下,安全系统及时投入,防止放射性物质外泄。 是船舶安全的基础,是诸项指标中最基本的要求; 核安全始终是在核动
3、力装置的研制和使用中的首要问题。,15,行业相关,a.安全性要求,虽然核动力装置发生危险的可能性并不比其他动力装置大,但万一发生事故就会对环境和人员造成辐射; 核动力舰船的检修和换料需要设置专用的码头和设施,运行和维修过程中产生的放射性废物需要适当的处理; 为保证核动力舰船在意外和遭受攻击的情况下不发生核污染事故,核动力装置必须有很高的固有安全性。 保证堆芯不烧毁; 保证放射性物质不泄漏。,16,行业相关,b.辐射防护措施,核反应堆工作时,不可避免有强烈的放射性辐射,这就要求特别的屏蔽,限制或根本不让艇员进入潜艇的某些部位。 广泛采用自动化设备,不断监测空气的放射性和采用其他一些安全措施。 对船员照射剂量的极限值都有严格的标准规定。,17,行业相关,c.安全性设计原则,多道屏障 燃料芯块及包壳 一回路承压边界 反应堆舱 纵深防御 预防事故发生 防止运行偏差发展为事故 限制事故后果 应急计划,18,行业相关,安全措施示意图,19,行业相关,(2)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功率。 有效功率=汽轮机内功率-汽轮机机械损失-齿轮减速器损失-轴系损失,20,行业
4、相关,a.装置功率与船舶航速的关系,装置有效功率 Ne 与船舶航速 vs、排水量 D 之间存在如下经验关系式: 推进功率与航速的立方成正比 排水量一定的舰船,推进功率越大,航速则越高 高航速对于提高舰船的作战能力极为有利,21,行业相关,b.倒车功率,民用船舶: 倒车功率=(40%50%)正车额定功率 军用舰船: 倒车功率=(20%40%)正车额定功率 军用舰船推进功率通常大于民用船舶 核动力装置中设置专门的倒车汽轮机来实现倒车,22,行业相关,(3)经济性,含义:反应堆热功率用于推进船舶的功率份额,表示能量利用的有效程度。 核动力装置的经济性好,意味着核燃料的消耗相对较少,可延长换料周期 军用核动力舰船在服役期内的换料次数减少,可以提高在航率,减少船壳大切口的次数,同时还可以减少换料过程中产生的放射性废物,23,行业相关,a.核动力装置的朗肯循环,4-5-1:定压吸热过程 1-2:绝热膨胀过程(1-2a:实际膨胀过程) 2-3:等温(定压)放热过程 3-4:压缩过程,24,行业相关,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 装置总效率 定义为装置输出总能量与反应堆输出
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