船用核动力堆型

​ 核动力舰船在海洋长期航行,受海洋条件影响和船舶自身条件的限制,船用核动力装置必须满足一些与陆上核电站完全不同的特殊要求:

  • 复杂多变的海洋环境会使船舶产生不同程度的摇摆、倾斜和起伏。船舶核动力装置必须具备在一定摇摆、冲击和振动的条件下稳定可靠运行的能力。
  • 船舶在航行过程中可能发生碰撞触礁、火灾、沉没等各种海洋事故,军用核动力舰船在作战时还有可能受到敌方攻击。核动力装置应该有可靠完善的安全措施,在舰船发生意外和遭受攻击的情况下。防止放射性物质扩散而引发核污染事故。
  • 由于船舶机动性的特点和动力装置运行工况改变频繁,功率变化幅度较大,而且工作人员活动场所小,运行条件恶劣,运行管理难度很大。
  • 船舶航行长期远离基地,码头维修和补给较为困难。核动力装置应具有良好的可靠性和较强的生命力。
  • 船舶尤其是潜艇的空间和载重有限,核动力装置必须重量轻,体积小,布置紧凑。
  • 船上及港口人员密集核动力装置,必须具有良好的放射性防护措施。
  • 海洋气候潮湿,空气中含有盐分核动力装置和设备,应具有良好的抗腐蚀性能。

压水堆

特点

  • 结构紧凑,功率密度高,慢化剂温度效应和燃料多普勒效应,使压水堆具有自稳自调特性,安全可靠性较高
  • 作为慢化剂和冷却剂是清水,不会与反应堆金属材料产生化学反应,如果由于泄露造成冷却剂装量减少,可通过海水淡化装置产生除盐水来补充
  • 结构简单,坚固耐用,运行性能良好
  • 压水堆在初期事件中,就显现出良好的稳定性和可靠性,目前已经有许多堆年的经验反馈技术更为成熟

沸水堆

优点

  • 运行压力低
  • 具有很强的自然循环能力

缺点

  • 虽然省去了蒸汽发生器等设备,但堆内结构复杂,同时,由于气水器对中止慢化能力减弱,所需要装卸的燃料更多,相同功率下,体积要大于压水堆,而且由于放射性会进入汽轮机等设备,因此所需要屏蔽的体积和质量大大增加,也加大了维护难度;
  • 控制棒从压力容器底部垂直向上插入反应堆内压力容器下部有较大的数量的孔洞,对压力容器的结构强度会产生不利影响,在控制棒驱动机械失效时控制棒可能会掉出反应堆造成反应性事故,在设计时必须特别考虑;
  • 沸水堆体积较大,在海洋条件影响下,堆内自由液面的波动引起反应性扰动,使得反应对功率难以稳定,以致在一定程度上抵消了沸水堆易于控制这一优点。

重水堆

分类

  • 压力容器式
  • 压力管式

特点

  • 堆芯体积大
  • 可采用天然铀作为燃料
  • 装置复杂
  • 系统压力低

液态金属堆

特点

​ 设有中间回路,目的是将一回路和二回路隔开,防止蒸汽发生器泄露时产生的钠水反应波及反应堆,造成反应堆破坏事故。

缺点

  • 需要设置专门的加热设备
  • 钠金属高温时化学性质很活跃,加快了装置的腐蚀
  • 金属与空气反应将发生剧烈反应,可能发生爆炸和火宅;因此需要加强屏蔽,使装置的重量加大

高温气冷堆

优点

  • 效率高
  • 安全性能好

缺点

  • 功率密度小
  • 堆芯体积较大
  • 对管路的耐高温性和密封性都很高要求
  • 热物理性质复杂