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您说的“自然回圈压水反应堆”鈈是规范的说法应该叫“自然循环压水堆”。

   潜艇核动力装置的自然循环能力是衡量其安全可靠性能的重要标志之一,所以各国都在竭尽铨力提高自然循环能力所谓自然循环能力是指:不用冷却剂泵推动,仅靠冷却水的自动对流就能带走核反应堆堆芯热量的能力这种能仂越大越好。

一、提高自然循环能力好在哪里

1.核反应堆运行时降低潜艇噪声

反应堆的冷却剂泵是核潜艇发出噪声的主要来源之一影响其航行的隐蔽性。如果在某种航速以下不用启动冷却剂泵就可以带出核反应堆内的热量那么潜艇向外的辐射噪声会降低不小,必然会改善核潜艇行动的安静性自然循环就可以做到这一点。

2.核反应堆停运时自动带走堆内剩余释热

核反应堆停堆后由于缓发中子的存在和裂变產物的β、γ衰变,仍会形成一个剩余热源在停堆后10秒钟内,缓发中子的发热是很可观的而裂变产物的衰变则要延续好多年。如果囿较高的自然循环能力停堆以后反应堆冷却水仍会继续自动流动,继续冷却核反应堆堆芯;特别适当核反应堆运行中冷却剂泵因故障不能运转时自然循环能力的作用便尤为明显,因为反应堆可以靠自然循环能力自动冷却堆芯避免燃料元件和堆芯结构可能出现过热甚至燒毁事故。

二、影响自然循环能力的主要因素

  1.反应堆管路流体阻力

早期的潜艇核动力装置都采用典型的分散布置形式即把核反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵等设备单独设置,通过很长的管道把它们连接成闭合回路试验表明,当整个回路流道越长、形状和流动方向越複杂、流量越低时流体流动的阻力也越大,自然循环能力也越低

2.核反应堆堆芯与蒸汽发生器的位差

  蒸汽发生器是“冷源”,位置仳堆芯(热源)高蒸发器与核反应堆堆芯之间的位差越大,位能就越大产生的动能也大,自然循环能力也容易提高简而言之,相对於核反应堆来说如果蒸汽发生器的位置越高,那么冷却水从蒸汽发生器“倾倒”向核反应堆的“劲”越大自然循环能力也越高;反之亦然。冷水重自然向下流,堆芯的水是热的比较轻,自动向上升产生对流。

  流经核反应堆内的冷却剂温度比流经蒸汽发生器内嘚载热剂温度高温度高的水密度也小,反之亦然温差形成了密度差,即温度低、密度大、重量重这样,蒸汽发生器内的水会靠重力洎动下沉到位置较低的核反应堆中去核反应堆中的水也会自动上浮,温差越大这种推动力越大。

三、提高核动力装置自然循环能力的途径

1.减小回路流阻加大回路流量

  一般的办法是采用“紧凑布置”,即缩短主管道长度、减少弯管加大主管道直径,这实际上仍然沒有摆脱分散布置的格局;或者采用“半一体化布置”即取消阀门,将蒸汽发生器、主冷却剂泵与核反应堆压力容器以超短管联接成为半一体;比较彻底的办法是残哟“一体化布置”把蒸汽发生器置入核反应堆压力容器中,这样虽然核反应堆堆芯和蒸汽发生器之间高度差很小对自然循环不利;但由于完全取消了冷却剂系统中的管道连结,使冷却剂阻力大大减小且完全杜绝了由于管道破损引起的泄漏倳故(即核反应堆失水事故),其对自然循环能力和安全的贡献远远大于位差造成的损失;另外还应尽量简化核反应堆堆芯结构使流道順畅。

   2.提高核反应堆与蒸汽发生器之间的高度差

  在潜艇核反应堆舱空间容许的条件下尽量抬高蒸汽发生器的高度,减小蒸汽发生器夲身的长度;同时尽可能降低核反应堆堆芯的高度由于潜艇的舱室空间有限,蒸汽发生器与核反应堆堆芯的位差不可能过大所以在核潛艇上欲以提高两者位差,潜力不大

  3.拉大核反应堆和蒸汽发生器中冷却水的温度差

  用加大核反应堆和蒸汽发生器中的冷却水温差(即密度差)的办法,达到提高冷却剂上浮升力的目的如:为了使蒸汽发生器中的冷却水“更冷”,可加大二回路在蒸汽发生器里的給水量和降低给水温度从结构上改善蒸汽发生器热交换能力等;同时提高核反应堆堆芯平均温度。

   四、国外潜艇核动力装置自然循环能力现状及发展

潜艇核动力装置的布置形式基本走的是“分散布置——紧凑布置—— 半一体化—— 一体化”的循序渐进的路子各国都把提高自然循环能力作为核动力装置追求的重要指标。目前绝大部分都已发展为紧凑布置或半一体化核反应堆自然循环能力明显提高。

法國是最先在核潜艇上采用一体化反应堆的早在1971年服役的第一艘弹道导弹核潜艇“可畏”号上就使用了PAT型半一体化核反应堆(冷却劑泵在核反应堆内);1982年又在“红宝石”级攻击型核潜艇上使用CAP型一体化反应堆(蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内,自然循环能力达30%)目前法国核潜艇全部是自然循环压水堆。

  美国于60年代研制出S5G型自然循环压水堆的陆上模式堆并在1969年服役的“一角鲸”号核潜艇上首次试用。从70年代以后美国海军服役的核潜艇均采用紧凑布置的自然循环压水堆,目前自然循环能力也已达箌25-30%

  俄罗斯在建造了100余艘紧凑布置压水堆核潜艇后,在积累了大量经验基础上于1975年开始研制半一体化压水堆并用于核潜艇上,據悉已建成200MW全自然循环的一体化陆上试验堆,自然循环能力可达100%即完全取消了冷却剂泵。

英国从1972年开始研制一体化自然循环反應堆因技术问题曾一度放弃,现已恢复研制

【大公網訊】「英國海軍一旦擁有‘機敏’,就好比贏得了英超冠軍我們將成爲潛艇艦隊中的曼聯。」已在潛艇上服役25年的英國海軍上校邁克·馬克斯掩飾不住內心的得意。

5月8日英國海軍首次向公衆展示第一艘「機敏」級核動力攻擊潛艇。在首批登艇參觀的記者們面前英國海軍官員們誇耀說,這是近20年來英國新打造的第一艘核潛艇也是迄今世界上「隱蔽性最好」的潛艇。接下來英國海軍計劃建造8艘「機敏」級核潛艇,以取代所有現役「快速」級核潛艇和部分「特拉法爾加」級核潛艇

由於作戰方式的特殊,潛艇需要長期隱藏在海洋深處遊弋因此,隱身性能就成爲潛艇能否在複雜殘酷的海洋戰爭環境中生存的主要因素據軍事專家介紹,潛艇提高隱身性能有兩大法寶一是降低潛艇自身的雜訊水平,二是減少潛艇對雷達波和聲納探測的反射率以及降低潛艇的紅外和磁性特徵

據瞭解,將於6月下水的英國「機敏」級核潛艇安裝了噴水推進裝置是世界上第一種不用螺旋槳推進的潛艇,螺旋槳雜訊的消除大幅提高其反偵察能力讓其航行時産生的噪音比一條小鯨魚的動靜還小,僅爲90至100分貝

在核潛艇隱身技術方面,美俄┅直走在世界軍事強國的前列

美國潛艇的雜訊一直比較低,「洛杉磯」級核潛艇的雜訊爲128分貝「俄亥俄」級核潛艇和「海狼」級攻擊核潛艇的雜訊更是降到100至110分貝,已與自然海洋的雜訊水平十分接近

美國海軍的「俄亥俄」級核動力彈道導彈潛艇爲了提高隱身性,在艇仩採用自然迴圈壓水反應堆即在中低速航行時可以不使用主迴圈泵,從而降低了機械雜訊潛艇上的機械裝置採用了浮筏減振器,並對艇上其他雜訊大的設備加裝隔聲遮罩;在艇體外面加敷了消聲瓦等此外,該級艇還採用了消除紅外特徵、消除磁性以及減少廢棄物排放等隱身措施

由於目前俄羅斯潛艇已經全面實現潛艇消聲瓦化,即所有核潛艇都加裝了俄羅斯研製生産的消聲瓦設備因此,俄羅斯潛艇嘚雜訊從20世紀60年代H、E和N級核潛艇的160分貝逐漸降低到目前「阿庫拉」級的115至120分貝。

而將于明年服役、更爲先進的俄羅斯955級「北風之神」甴於艇體表面敷設了厚度爲150毫米的第二代消聲瓦,並採用了高阻尼材料製造螺旋槳、氣幕降噪、鈦合金鋼製造艇身以及加裝反音響聲源系統等獨特技術隱身能力更爲強悍,據說可以達到100分貝以下敵方無論在水中還是太空都很難發現它。

外界關注中國潛艇隱身能力

當然除了美英俄的潛艇隱身能力較強外,由於近年來強調科技強軍解放軍的潛艇隱身能力也得以大幅提高。

據英國《簡氏防務周刊》等國外權威軍事雜誌披露中國目前的「漢」級改進型核潛艇和最新型的093、094級核潛艇,由於採取了新型動力驅動系統並加裝了消聲瓦因此潛艇噪音能控制在110分貝左右。

此外由於中國開發出了一種「艇用外殼表面仿鯊魚皮技術」,即採用仿生學原理製造的、類似鯊魚皮結構的消聲瓦使得我國新型潛艇不但能顯著吸收潛艇自身産生的噪音,還能吸收和消弱敵方的聲納探測聲波進而能在潛艇隱身領域與美英俄等軍事強國一較高下。

國際先驅導報15日報道

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