二回路系统A核动力装置

某船核动力装置二回路蒸汽排放系统设计贺 军1,2（1上海交通大学 机械与动力工程学院 上海200240；2.中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）［摘 要］ 蒸汽排放系统是核动力装置的重要安全系统之一。

文中对蒸汽排放系统的功能、设计要素、排放类型、组成等内容进行简要分析，进而针对某船用核动力装置的蒸汽排放系统设计方案进行分析和验证，对船用核动力装置二回路系统设计技术具有一定的参考价值。

［关键词］核动力装置；蒸汽排放；减温减压器；冷凝器［中图分类号］ U664.15 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2017）03-0048-06Design of steam discharge system on nuclear-powered shipHE Jun1,2(1. School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China;2. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract: Steam discharge system is one of the most important security system of the nuclear power unit. This research simply discusses the function, design factors, discharge types and component of the steam discharge system. Then, it analyzes and validates the design scheme of the steam discharge system of a marine nuclear power unit. It can provide reference for the design technology of the second-loop system on the marine nuclear power unit.Keywords:nuclear power unit; steam discharge; desuperheater and decompressor; condenser收稿日期：2016-11-02；修回日期：2016-12-18作者简介：贺 军（1984-），男，高级工程师。

核动力二回路系统优化设计刘成洋;阎昌琪;王建军;刘振海【摘要】Secondary circuit system is important part of marine nuclear power plant whose weight and dimension are key factors to influence the rational arrangement of nuclear power plant. The trend of using high power and rapid propelling speed of marine nuclear power plant has resulted in that the weight and volume of secondary circuit system increase further, which causes difficulties to the design and arrangement of the nuclear power equipment, and that the marine maneuverability is seriously influenced. The mathematic model of secondary circuit system was established, and the corresponding codes were also developed. The sensitivity of design parameters influencing the secondary circuit system weight was analyzed. Taking the weight minimization as the objective, the design optimization of the secondary circuit system was carried out with the hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm under the restriction conditions. Study results show that the secondary circuit system weight is reduced by 7% with the optimization scheme. Finally, the optimization results were analyzed, and the direction to guide design optimization of the secondary circuit system was indicated.%二回路系统是船舶核动力装置的重要组成部分,其重量和尺寸是影响核动力装置合理布置的重要因素.随着船用核动力装置大功率、高推进速度的发展趋势,二回路系统重量和体积进一步增加,对核动力设备的设计安装带来困难,并严重影响船舶的机动性.本工作建立了二回路系统的数学模型,开发了相应的计算程序,并对影响二回路重量的设计参数进行了敏感性分析.以二回路重量最小为目标和在给定的约束条件下,采用混合粒子群算法对二回路系统进行了优化设计.研究结果显示,采用优化方案后,二回路系统重量减小了7％.最后对计算结果进行了分析,指明了二回路系统优化设计的方向.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2013(047)003【总页数】6页(P421-426)【关键词】二回路系统;重量;混合粒子群算法;优化设计【作者】刘成洋;阎昌琪;王建军;刘振海【作者单位】哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TL353二回路系统的主要功能是将反应堆及一回路系统产生并传递来的热量转化为船舶航行所需要的机械能，并生产动力装置及全船所需的电能和淡水［1］。

船舶核动力装置一、背景：1955年4月，世界上第一艘核动力船舶——美国核潜艇“舡鱼“号正式编队下水服役。

为了建造者艘核潜艇的动力装置，美国提前5年在艾德华州兴建了陆上模式堆，这就是世界上第一个核动力装置。

从那时起到现在的近50年时间里，世界上先后有近十个国家的约470多艘采用核动力推进的潜艇、水面舰艇、客货商船、矿砂船、破冰船等相继游弋在宽阔的海洋上了。

事实充分说明，船舶在使用核动力装置以后，船舶推进能源就又进入了一个崭新的阶段。

可以肯定，随着核能事业的发展，大规模建造核动力舰船，将会成为有关各国造船业今后十分关注的发展方向。

过去的两个多世纪，由于人类掌握了利用煤、石油等化石燃料产生动力的技术，使人们摆脱了单纯依靠人力、畜力进行劳动的困境，推动了社会生产突飞猛进的发展。

与有限的化学能源相比较，核能将会成为人类的一个全新的、蕴藏量更为丰富的动力资源，它必将有力地推动社会生产力的发展。

二、基本介绍：核动力装置以原子核裂变能作为产生推进动力的能源。

它包括核反应堆、为产生功率推动船舶前进所必需的有关设备以及为提供装置正常运行，保证对人员健康和安全不会造成特别危害的那些结构、系统和部件。

船舶核动力装置是以反应堆代替普通燃料来产生蒸汽的汽轮机装置。

它可以作为船舶的一种主动力装置。

核动力装置功率大，一次装填核燃料可以用上好几年。

装备核动力装置的舰船，几乎有无限的续航力。

所以核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。

三、基本原理：核燃料在核动力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中作功。

基于中子引起这种反应后又产生更多的新中子，在一定的条件下，新中子又可能去轰击另一个可裂变的原子核，使之又分裂为两个次级裂变产物的部分，又再放出大量的能量和两到三个新中子；同样条件下，新中子又可能去轰击另外的又一个可裂变的原子核而连续不断地把这种裂变反应持续下去，连续不断地释放出能量。

核动力二回路热力系统优化研究发布时间：2022-10-24T01:56:37.945Z 来源：《当代电力文化》2022年12期作者：王稳、冯海洋[导读] 热力系统是以一系列热力循环为基础，与各种管道管件、汽轮机和蒸汽发生器相连，形成一个完整的热力系统。

反应堆产生的的热能先转化为机械能，再转化为电能，部分热能还用于加热。

王稳、冯海洋山东核电有限公司265100摘要：热力系统是以一系列热力循环为基础，与各种管道管件、汽轮机和蒸汽发生器相连，形成一个完整的热力系统。

反应堆产生的的热能先转化为机械能，再转化为电能，部分热能还用于加热。

在此基础上，本文作者根据以往的工作经验，分析了改善核电站二回路热状态的参数，并对改善核电站二回路热状态的行动进行了展望，让核电站可以在以后的实际工作中得到参考。

关键词：核动力二回路；热力系统引言为提高热效率，由再热循环和回热循环组成的饱和蒸汽朗肯循环被广泛应用于反应堆核电站二回路热回路中。

该系统主要由二回路、高压汽轮机、汽水分离再热器、低压汽轮机、凝汽器、低压加热器、高压加热器组成。

其中，汽水分离再热器主要由分离器和两级加热器组成，一级加热器采用高压缸抽气加热，二级加热器采用新蒸汽加热。

高低压给水加热器广泛使用表面换热器和混合除氧加热器。

高压热水器由高压缸的抽汽加热，低压热水器由低压缸抽汽加热。

高压水加热法将水逐级加热，最后进入脱气机，低压热水器进水法加热，最后进入冷凝器。

1.核电二回路主要设备蒸汽发生器产生的饱和蒸汽进入高压缸做功，做功后的泛汽离开高压缸进入汽水分离再热器。

汽水分离再热器的作用是减少低压湿汽缸长叶片中湿气的磨损、腐蚀和损失，改善低压汽缸的工作条件。

抽汽加热系统由四级低压加热器、两级高压加热器和一个混合式除氧器组成。

抽汽加热系统的主要目的是在凝汽器中的凝结水进入蒸汽发生器前，利用汽轮机抽汽进行加热，以提高汽轮机热循环效率。

在此过程中，还使用除氧器去除水中的氧气和其他不可冷凝气体，以最大限度地提高水质。

、[定义]：装置以原子核的裂变所产生的巨大能量通过工质（蒸汽或燃气）推动汽轮机或燃气轮机工作的一种装置。

其工作原理是：核反应堆将核能转化为热能，再利用冷却剂将热能输出堆芯，冷却剂携带的热量通过蒸汽发生器传递给二回路工质，工质受热形成蒸汽，蒸汽进入透平作功，带动螺旋桨转动。

舰艇核动力装置技术是指在舰艇核动力装置的建造、使用中所应用的技术。

[国外概况] 自1954年第一艘核动力潜艇问世以来，核动力装置技术获得了迅猛的发展。

目前，除核潜艇外，现役的核动力舰艇还有巡洋舰、驱逐舰和航空母舰，这些核动力舰艇主要集中在美国和俄罗斯。

一、舰艇核动力装置的优点1、核动力装置使核潜艇能在水下长期连续航行。

核动力装置以核能为能源，核裂变时不需要空气，因此核潜艇能在水下长期连续航行，其隐蔽性远远超过常规动力潜艇。

2、续航力不受限制。

核反应堆一次装料，可运行几年甚至几十年，如美国正在建造的"弗吉尼亚"级潜艇上使用的S9G反应堆，其寿命可达33年。

从而使核潜艇具有"无限"的续航力。

3、大功率。

现在已运行的舰艇动力反应堆，单堆功率在30~300兆瓦（MW）之间，有的核动力舰艇（如航空母舰）装有多个反应堆，强大的动力使得这些庞然大物能以20~50节的高航速航行。

二、国外舰艇核动力装置的应用概况目前，国外有美国、俄罗斯、英国和法国拥有了核动力潜艇，美国和法国拥有核动力航母，美国和俄罗斯拥有核动力巡洋舰。

表一给出了国外舰艇核动力装置的数量。

1、美国核动力装置的情况美国的舰艇核动力，基本上是在西屋公司和通用电气公司两大企业之间的竞争中发展的。

西屋公司设计和建造的是SW系列，包括一座陆上模式堆S1W，及S2W、S3W、S4W、S5W、S5Wa、S5W-Ⅱ、S6W等装艇堆。

通用电气公司设计和建造的是SG系列，包括S1G、S3G（双堆）、S5G、S7G、S8G六座陆上模式堆和S2G、S4G、S5G、S6G、S8G、S9G等装艇堆。

压水堆核电厂二回路热力系统初步设计说明书目录 (1)摘要 (1)1、设计要求 (1)2、设计内容 (1)3、热力系统原则方案 (1)3.1汽轮机组 (2)3.2蒸汽再热系统 (2)3.3给水回热系统 (2)4、主要热力参数选定 (2)4.1一回路冷却剂的参数选择 (2)4.2二回路工质的参数选择 (3)4.2.1蒸汽初参数的选择 (3)4.2.2蒸汽终参数的选择 (3)4.2.3蒸汽中间再热参数的选择 (3)4.2.4给水回热参数的选择 (3)5、热力计算方法与步骤 (3)5.1计算步骤如下面的流程图 (3)5.2根据流程图而写出的计算式 (3)6、你热力计算数据 (5)6.1已知条件和给定参数 (6)6.2主要热力参数选定 (6)6.3热平衡计算结果表格 (10)6.4程序及运行结果 (10)6.4.1用MATLAB程序如下。

(10)6.4.2运算结果如下图所示。

(14)7、热力系统图 (14)8、结果分析与结论 (14)9、参考文献 (14)二回路系统是压水堆核电厂的重要组成部分，其主要功能是将反应堆一回路系统产生并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产生电能。

二回路系统的组成以郎肯循环为基础，由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、冷凝器、凝水泵、给水泵、给水加热器等主要设备以及连接这些设备的汽水管道构成的热力循环，实现能量的传递和转换。

反应堆内核燃料裂变产生的热量由流经堆芯的冷却剂带出，在蒸汽发生器中传递给二回路工质，二回路工质吸热后产生一定温度和压力的蒸汽，通过蒸汽系统输送到汽轮机高压缸做功或耗热设备的使用，汽轮机高压缸做功后的乏汽经汽水分离再热器再热后送入低压缸继续做功，低压缸做功后的废气排入冷凝器中，由循环冷却水冷凝成水，经低压给水加热器预热，除氧后用高压给水加热器进一步加热，后经过给水泵增压送入蒸汽发生器，开始下一次循环。

关键字：热平衡做功循环1、设计要求了解、学习核电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则；掌握核电厂原则性热力系统计算和核电厂热经济性指标计算的内容和方法；提高计算机绘图、制表、数据处理的能力；培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，掌握工程设计说明书撰写的基本原则。