潜艇核动力装置

核动力装置

与常规动力相比，核动力具有能量密度极高、持续高功率输出能量、不依赖氧气和燃油等优点，对提高潜艇自持力、续航力、机动性、隐蔽性等综合作战能力具有重要的意义，因此在潜艇中的应用最为广泛。核反应堆技术经过半个多世纪的发展，拥有多种类型，按反应堆堆芯形式可分为压水堆、液态金属堆、沸水堆、高温气冷堆等。但由于潜用反应堆的特殊要求，已经用作潜艇动力的只有压水堆和液态金属堆。潜用核动力装备环境特殊，与陆上核电站相比有其特有的技术要求。

特殊性

1、系统布置紧凑，体积重量小。大中型潜艇耐压壳体的直径约为10米，核动力系统的主要设备总尺寸不能超过此极限。

2、可靠性要求更高（相比陆基核电站）。

3、负荷变化剧烈。军用核动力的负荷变化可达100%满负荷，变化速率6%～25%/分。排水量在2万～4万吨级的舰船往往要在5～8分钟内实现核动力装置的紧急停车。对核潜艇而言，动力装置的紧急停车、再启动能力是关系到隐蔽性和机动能力的重要指标。

4、噪音小。

潜艇核动力装置

1、压水堆

迄今为止，各国现役的核潜艇约98%以上都采用压水堆。压水堆核动力装置主要由压水堆堆芯、一回路系统、二回路及推进轴系组成。

经过半个多世纪的发展，压水堆技术已经较为成熟，尤其是陆上同堆型核电的大规模建造运行，为压水堆的设计运行积累了丰富的经验，其安全性和可靠性比其他堆型拥有更大的优势，因此是目前各国核电和潜用堆的主流堆型。但是压水堆也有其固有缺点：一回路系统和设备都要承受高压，系统复杂，设备制造成本较高；同时由于水本身的特性，一回路温度难以继续提高，因此只能为二回路提供饱和蒸汽，装置热效率较低。

1、液态金属堆（快中子对FBR）

液态金属堆为快中子堆，主要以未经慢化的、平均中子能量为0.08～0.1兆电子伏特快中子来维持链式反应。液态金属堆一般由反应堆、一回路、中间回路、二回路和推进轴系组成。此回路一般用石墨和铍作慢化剂，冷却剂采用熔融的金属如液钾、液钠、铅铋合金和锂合金等。一回路有池式和回路式两种。

液态金属堆的优点有：

1、传热性能好，能将堆芯热量导出。

2、液态金属沸点高，可大大提高一回路温度且降低一回路压力。

同时，其具有如下缺点：

1、碱金属活泼遇水发生剧烈反应，对一回路有强烈的腐蚀性。

2、金属钠和铋在反应堆中会吸收中子转变为半衰期较短的钠-21和钋-210，使一回路放射性增强，造成维护难度增大。

核动力装置发展趋势

1、提高反应堆功率。

2、提高反应堆自然循环能力。

3、延长反应堆堆芯寿期。