核动力装置的设备

1

目 录

一、一回路装置概述 ...................................................................................................................... 2

1.1 在正常运行时，一回路装置所担负的任务： ............................................................... 2

1.2 在事故工况下，为保证反应堆安全，一回路装置必须完成下列任务： ................... 2

二、主冷却剂系统 .......................................................................................................................... 3

2.1 系统的功用和设计要求................................................................................................... 3

2.2 主要设备简述................................................................................................................... 3

2.2.1 蒸汽发生器........................................................................................................... 3

2.2.2 主冷却剂泵（主泵） ........................................................................................... 5

第３５卷第４期　２０１３年４月　舰船科学技术　ＳＨＩＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　Ｖｏ１．３５，Ｎｏ．４　Ａｐｒ．，２０１３　

核动力装置自然循环一回路冷却剂　

流量测量技术　

谢仁富，朱国华，郭智荣　

（武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉４３００６４）　

摘　要：针对压水堆核动力装置自然循环工况下一回路冷却剂流量测量的难题，提出一种基于　Ｎ　噪声和　相关分析的测量方法。完成测量系统的设计，研制　Ｎ＿ｙ探测器、放大电路和信号处理装置样机。采用一种自适应脉　冲响应函数与滑动平均滤波相结合的算法，解决常规互相关算法峰值不明显和容易出现干扰峰的问题，并对测量系统　的误差进行分析。最后利用样机在某压水堆核动力装置上进行试验，给出了试验结果。　关键词：　自然循环；ＰｗＲ冷却剂流量；　Ｎ　噪声；相关分析；传递函数　

中图分类号：ＴＫ３ｌ３　文献标识码：　Ａ　文章编号：　１６７２—７６４９（２０１３）０４—００６５—０５　ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１３．０４．０１５　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｃｏｏｌａｎｔ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　

ＸＩＥ　Ｒｅｎ—ｆｕ，ＺＨＵ　Ｇｕｏ－ｈｕａ，ＧＵＯ　Ｚｈｉ・ｒｏｎｇ　（Ｗｕｈａｎ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｓｈｉｐ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００６４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ＰＷＲ　ｃｏｏｌａｎｔ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａ　ｃｏｎｔａｃｔ　

ｆｒｅｅ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｂｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｎ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｉｓ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｃｒｏｓｓ‘ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　

260 第39卷 第2期 核 科 学 与 工 程 Vol.39 No.2 2019年 4月 Nuclear Science and Engineering Apr.2019

贫化铀用于舰艇核动力装置辐射防护的

屏蔽性能分析

宋英明1

，张 宇1

，卢 川2

，谭 磊1

，王浩然1

，陈心润1

（1. 南华大学核科学技术学院，湖南 衡阳 421001；

2. 中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术国家重点实验室，四川 成都 610213）

摘要：贫化铀的合理利用和安全处置是国际核工程界长期存在的难题，用作舰艇核动力装置的一次

屏蔽结构材料是贫化铀利用的一条途径。文章对贫化铀材料主要是DU混凝土作为辐射防护材料的

物理、化学、力学、屏蔽等方面性能进行了调研综述，结合舰艇核动力装置对辐射防护的具体要求，

针对舰艇反应堆四层三维屏蔽结构简化模型，利用蒙特卡罗方法模拟计算了贫化铀材料对中子、γ

射线的屏蔽性能，通过与铅、钨、铸钢等材料进行对比分析，初步说明了贫化铀或贫化铀混合物用

于舰艇核动力装置辐射防护材料的可行性。

关键词：贫化铀材料；舰艇核动力装置；屏蔽性能；蒙特卡罗计算

中图分类号：TL413+.3；TL949 文章标志码：A 文章编号：0258-0918（2019）02-0260-07

Shielding Performance Analysis of Depleted Uranium used in

Radiation Protection of Ship Nuclear Power Plant

SONG Yingming1

，ZHANG Yu1

，LU Chuan2

，TAN Lei1

，WANG Haoran1

，Chen Xinrun1

（1. College of Nuclear Science and Technology，University of South China，Hengyang of Hunan Prov. 421001，China；2. National Key

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。那么，这种以裂变物质本身持续不断的裂变反应（通常称为链式反应）为基础，并可以人为地控制其反应速率的专用装置，就称为反应堆。核动力装置是以原子核的裂变反应所产生的巨大热能，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。目前，舰船上几乎全部采用压力水型的反应堆（简称压水堆），即以压力水作冷却剂（也称载热剂），蒸汽作为工质的核动力装置。