核動力推進演示

核動力推進演示第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六核動力裝置概述1.核動力的應(yīng)用概述2.核能的特點3.核動力裝置的組成、原理及選型4.核動力裝置特殊要求5.艦船采用核動力推進的優(yōu)越性6.艦船核動力裝置的不足之處7.走出核恐慌8.海事概念船選用核動力裝置的原因第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3121.核動力的應(yīng)用核能系統(tǒng)潛艇核動力裝置水面艦船核動力裝置核能裝置空間攻擊型核潛艇彈道導(dǎo)彈核潛艇航空母艦巡洋艦驅(qū)逐艦核商船空間核電源空間核推進裝置核武器第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六船舶核動力裝置的應(yīng)用第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3142.核能的特點（1）核燃料具有極高的能量密度（2）核裂變反應(yīng)不需要氧氣（3）核裂變過程伴隨著大量放射性物質(zhì)的產(chǎn)生第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3151kg鈾-235完全裂變 19,600,000,000kcal1kg標準煤完全燃燒 7,000kcal1L重油完全燃燒 9,900kcal1m3天然氣完全燃燒 9,800kcal1kg鈾-235完全裂變放出的熱量相當于2700噸標準煤完全燃燒放出的熱量同一質(zhì)量下，核能比化學(xué)能大數(shù)百萬倍（1）核燃料具有極高的能量密度第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/316（2）核裂變反應(yīng)不需要氧氣第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/317（3）核裂變過程伴隨著放射性物質(zhì)的產(chǎn)生核裂變反應(yīng)會產(chǎn)生大量的放射性物質(zhì)。核動力裝置具有潛在的危險性。需要采取嚴格的輻射防護措施；運行管理要求很高。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3183核動力裝置的組成、原理及選型（1）船用核動力裝置的基本組成 （2）船用核動力裝置的基本原理（3）船用動力堆選型-壓水堆原因及原理第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/319船舶核動力裝置反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)二回路系統(tǒng)推進系統(tǒng)齒輪減速推進電力推進壓水堆（1）

船用核動力裝置的基本組成液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆核能------熱能------電能------機械能第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3110（2）船用核動力裝置的基本組成NSSS核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)核動力裝置原理流程圖2023/5/3111第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六（3）艦船核動力裝置選用壓水堆的原因壓水堆所使用的工質(zhì)——水在工業(yè)上已經(jīng)使用了數(shù)百年，各種性質(zhì)研究比較透徹，相關(guān)的泵、閥門、蒸汽輪機等設(shè)備在工業(yè)上已經(jīng)成熟；濃縮鈾技術(shù)已經(jīng)解決，不再成為瓶頸；在人力物力上做了很大投入，技術(shù)上做了大量研究，性能上得到不斷改進，并且擁有寶貴實際運行經(jīng)驗之后，如果性能上沒有質(zhì)的飛躍，各個國家都不會輕易選擇其他堆型。12第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六壓水堆核動力裝置原理流程第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3113一回路系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)專設(shè)安全系統(tǒng)一回路輔助系統(tǒng)廢物處理系統(tǒng)一回路系統(tǒng)的基本組成第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3114二回路系統(tǒng)汽輪機回路蒸汽系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)潤滑油系統(tǒng)造水系統(tǒng)二回路系統(tǒng)的基本組成第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/3115二回路主機配置方案第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2023/5/31164.核動力裝置特殊要求艦船核動力裝置的原理與陸上核電站的動力裝置相類似，但是由于艦船在海洋上工作環(huán)境和軍事要求對艦船核動力裝置有下列特殊要求：由于艦船的容積和重量受到一定限制，為了提高艦船的載貨量和航速，艦艇的作戰(zhàn)性能，要求核動力裝置體積小，重量輕、裝置布置緊湊。每單位推進馬力的重量愈小愈好。以減少動力回路的重量和體積，充分利用艦船的空間，簡化系統(tǒng)和設(shè)備；艦船長期在海洋中航行，在風(fēng)浪中縱、橫搖擺，起伏無常，船體經(jīng)常發(fā)生20°左右的擺動和0.5g－1g的振動加速度作用。核動力裝置系統(tǒng)、設(shè)備聯(lián)接結(jié)構(gòu)和操縱機構(gòu)在此工況下應(yīng)仍能保持穩(wěn)定可靠的工作，系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性應(yīng)比核電站更高。與陸上發(fā)電設(shè)備不同，除了主、輔汽機發(fā)電機組供電外，無外來電網(wǎng)應(yīng)急供電，因此當主、輔汽輪機停轉(zhuǎn)時，必須靠備用柴油發(fā)電機組快速供電。此外，艦船在航行中運行負荷變化較大，特別是作戰(zhàn)艦船負荷變化相當急劇。負荷變動的量可達100%滿負荷，變動速度為6－25%/分，排水量為2萬－4萬噸級的艦船要在5－8分鐘內(nèi)實現(xiàn)核動力裝置緊急停車。因此建造艦船核動力裝置在某些方面比陸上動力困難得多。艦船可能會遭到碰撞、觸礁、著火、爆炸等意外事件，艦船核動力必須設(shè)置有效的安全防護措施．確保安全。要求潛艇核動力推進裝置的回路系統(tǒng)更加集中緊湊。一艘大、中型潛艇其艇體耐壓殼直徑約為10米。相應(yīng)要求核動力回路系統(tǒng)的主要設(shè)備只能布置在直徑為10米以內(nèi)的耐壓殼體內(nèi)。因此，在設(shè)計建造潛艇核反應(yīng)堆和蒸發(fā)器等主要設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)潛艇特點，降低高度，充分利用空間，使整個核動力推進裝置的管路緊湊。17第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六（1）提高艦船的隱蔽性,甲板的利用效率核潛艇無需定期浮出水面用柴油發(fā)電機給蓄電池充電，可長期潛航；水面艦船不需要設(shè)置進氣道和煙囪，減少上層建筑，免受煙氣的腐蝕和熱氣流的影響，降低了紅外特征提高隱蔽性；

——大型水面艦船如航空母艦不需要布置煙囪，上層建筑布置更為靈活。5.艦船采用核動力推進的優(yōu)越性18第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六（2）提高艦船的續(xù)航力續(xù)航力是艦艇裝載一次燃料所能持續(xù)航行的距離利用核動力作為艦船的推進裝置其最大的優(yōu)點是不需要大量的燃料儲備便可長期航行，續(xù)航力可以說是沒有限制的。以一艘排水量為5萬噸級的遠洋船舶為例，若采用核反應(yīng)堆作動力，在不補充核燃料的條件下，連續(xù)航行一年，航程可達幾萬海里，只消耗幾十公斤鈾－235。而普通遠洋船舶一年要燒掉幾萬噸的煤或重油。非要在各地海港上添加燃料不可。核動力艦船就省去了裝載燃料的停泊時間，增加了航行時間。一般一艘核動力艦船反應(yīng)堆一次裝料可連續(xù)運行幾年，最新設(shè)計的船用核動力反應(yīng)堆從下水投入航運起至艦船退役不須更換核燃料，反應(yīng)堆與艦船同壽期。對于洲際海區(qū)缺乏海港的地帶，核動力艦船更顯示出其優(yōu)點5.艦船采用核動力推進的優(yōu)越性▲世界上第一艘核動力航空母艦，1964年進行了史無前例的環(huán)球航行,途中無需加油和再補給,歷時64天,總航程3萬多海里。19第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六（3）提高艦船的航速常規(guī)潛艇的水下最大航速為15~25節(jié)核動力裝置的高功率可使核潛艇的水下航速達到30節(jié)以上

[美國“海狼”級攻擊型核潛艇的最高航速35節(jié)

]核動力航空母艦的航速可以達到30節(jié)5.艦船采用核動力推進的優(yōu)越性推進功率與航速的立方成正比第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六（4）減少對后勤補給的依賴核動力艦船不需要攜帶大量的燃料，在反應(yīng)堆壽期內(nèi)不需要外界補充燃料；核動力艦船可攜帶更多的裝備和其他物資，提高應(yīng)變力和自持力；采用核動力使艦船的有效載重量提高，普通艦船由于裝載了大量儲備燃料而減少了有效載重量，艦船的噸位越大相應(yīng)儲備燃料裝量也越大，按比例增加。若改用核動力，則所裝載的核燃料重量幾乎可以忽略不計，而且隨艦船的噸位加大，核動力艦船中動力裝置重量比例更小。這對民用艦船來說，可以加大裝貨量，或加大功率，提高航速。對軍用艦艇來說，可以加強艦艇的武器裝備，或提高艦艇的航速，提高其戰(zhàn)斗性能。5.艦船采用核動力推進的優(yōu)越性“武漢”號，排水量7500噸，最高航速32節(jié)，20節(jié)時續(xù)航距離6000多公里。

“微山湖”補給艦，排水量接近3萬噸21第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六6.艦船核動力裝置的不足之處 核動力裝置使艦船具有幾乎無限的水下航程，并能提供持續(xù)的水下最大航速，但存在以下不足：聲輻射信號和熱輻射信號相對較大；體積、重量較大，適用于較大型艦船；技術(shù)密集，造價高昂；運行過程中產(chǎn)生放射性廢物，處理麻煩；核燃料后處理代價高，技術(shù)難度大。核動力裝置設(shè)備的維修等具有一定的局限性22第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六輻射類型——天然輻射，人工輻射天然輻射源——宇宙射線宇生放射性核素（碳-14）原生放射性核素（鉀-40，天然衰變系——鈾系、釷系、錒鈾系核素）人工輻射源——核工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的放射性物質(zhì)核應(yīng)用技術(shù)中生產(chǎn)與使用的放射性核素大氣核武器試驗沉降物計算機、電視機等的照射輻射無處不在我們的食物、房屋、天空、大地、山水草木、人身體都存在著輻射人體所受輻射比例：天然輻射92%醫(yī)療產(chǎn)生的輻射7%其他人工輻射（核燃料生產(chǎn)、反應(yīng)堆、核試驗等）1%7.核安全第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六能源每吉瓦年平均死亡人數(shù)煤0.32石油0.36天然氣0.09水力0.8核能0.01發(fā)電燃料鏈歸一化死亡率

（1970—1992年）核工業(yè)是很安全的行業(yè)美國核工業(yè)每百萬工時發(fā)生的各種事故，不到其他工業(yè)的三分之一1942--1975年，美國核工業(yè)共發(fā)生10086起事故（包括燒傷、觸電、跌落等），其中放射性事故僅有41起，占千分之四第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六心臟病2100癌癥980中風(fēng)520吸煙（吸煙者）2300所有事故400空氣污染80室內(nèi)氡氣35水壩事故1飛機墜毀1所有核電0.04某些危險導(dǎo)致的壽命期望值損失（天）

（美國80年代中期平均水平）核安全第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六原子彈采用高濃（高富集度）核燃料，反應(yīng)堆用低濃（低富集度）核燃料，反應(yīng)堆不會發(fā)生核爆炸原子彈將核燃料壓成密度非常高的狀態(tài)發(fā)生核爆炸，反應(yīng)堆核燃料不會處于這樣的狀態(tài)原子彈發(fā)生核爆炸有非常嚴格的控制條件，反應(yīng)堆不能達到這樣的條件原子彈在設(shè)計上是使放射性物質(zhì)散發(fā)出去，反應(yīng)堆在設(shè)計上是使放射性物質(zhì)包容起來反應(yīng)堆不是原子彈核安全第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六縱深防御、多重保護、多道屏障第一道防線—預(yù)防事故：充分的安全裕度“冗余化”原則第二道防線—控制事故：輕水堆設(shè)有三道屏障（燃料元件包殼，一回路壓力邊界，安全殼），并設(shè)有保護系統(tǒng)（快速停堆系統(tǒng)）第三道防線—緩解事故：啟動專設(shè)安全設(shè)施（應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，安全殼噴淋系統(tǒng)等）核反應(yīng)堆的安全保證核安全第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六核安全第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六時間國別反應(yīng)堆名稱用途死亡人數(shù)1958.10.15前南斯拉夫Vinca零功率堆11961.1.3美國SL-1研究堆31983.9.23阿根廷Consfituyentes零功率堆11986.4.26前蘇聯(lián)Chernobyl-4核電站28總計死亡人數(shù)：33國外發(fā)生的輻射致死事故（核反應(yīng)堆）核安全第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六時間國家死亡人數(shù)1961東德11962墨西哥41968美國11975意大利11978阿爾及利亞11978摩洛哥81982挪威11987巴西41989