船舶核动力装置课后题答案第一章

船舶核动力装置

1、绪论

1.1船舶动力装置主要类型及其特点

1.2核动力装置的原理及组成

1.3船舶核动力装置的技术经济指标

1.4船舶核动力装置的发展趋势

思考题：

1.核能具有哪些特点?用作船舶动力具有哪些优越性?

⑴①核燃料具有极高的能量密度；②核裂变反应不需要氧气；

③核裂变反应会产生大量的放射性物质；④核动力装置具有潜在的危险性；

⑤需要采取严格的辐射防护措施；⑥运行管理要求很高。

⑵①燃料重量占全船载重量的比例较小;②提供较大的续航力和推进功率;③提高潜艇的隐蔽性。

2.船舶核动力装置的船用条件有哪些？

①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，核动力装置必须具备在一定的摇摆，冲击和振动条件下稳定可靠运行的能力；

②船舶在航行过程中可能发生碰撞、触礁、火灾、沉没等各种海上事故，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；

③由于船舶机动性的特点，核动力装置运行工况改变频繁，功率变化幅度大，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；

④船舶航行长期远离基地、码头。维修和补给较为困难，核动力装置应该具有良好的可靠性和较强的生命力；

⑤船舶尤其是潜艇的空间和载重量有限，核动力装置必须重量轻、体积小、布置紧凑；

⑥船上及港口人员密集，核动力装置必须有良好的放射性防护措施；

⑦海洋气候潮湿，空气中含有盐分，核动力系统和设备应具有良好的抗腐蚀性能。

3.船舶轴功率与排水量、航速之间的关系是什么？

4．核动力装置安全设计原则有哪些？各包含哪些内容？

设计原则:多道屏障和纵深防御。

⑴多道屏障：

①第一道屏障是燃料元件包壳。包壳如果有缺陷或破裂，会使裂变产物漏到冷却剂中，导致反应堆及一回路系统的放射性剂量升高。

②第二道屏障是由反应堆及一回路系统构成的承压边界，包容着高温、高压、具有放射性的冷却剂。为了保证承压边界的完整性，在设计时要保证其正常泄漏量很小，事故破裂的概率很低，使其具有良好的封闭性和很高的安全性。

③第三道屏障是安全壳或反应堆舱，将反应堆及一回路系统的主要设备和管道包容在内。

⑵纵深防御：

①第一级防御主要考虑对事故的预防。反应堆具有固有安全性，设备必须有高质量和可检查性，系统必须有冗余度。

②第二级防御是防止运行中出现偏差而发展成为事故。要求设置可靠的安全保护系统，并在事故发生时，尽量减

少对核系统的损坏，保护运行人员的安全。

③第三级防御是限制事故引起的放射性后果。有专设的安全设施，对不可预见的事故应留有安全裕量。

5．装置可靠性如何定义？

动力装置的可靠性是指装置在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，表示系统、机器、设备等的工作和性能的时间稳定性的程度。

6．什么是装置的生命力？提高装置生命力的措施有哪些？

⑴生命力是指在遭到战斗破损或事故破损时，动力装置能够保证或者可能恢复其功能的能力，是舰船总生命力的重要组成部分。

⑵船舶核动力装置保证生命力的主要措施有：

①主动力分组布置；②应急储备（对关键的设备完全备份）；

③采用互换性好的设备和仪表；④重要设备单独供电，设置应急供电系统；

⑤重要消耗品分散布置；⑥具有破损报警装置及隔离装置。

7．提高船用核动力装置隐蔽性的措施有哪些？

影响隐蔽性的因素主要有噪声和放射性。

⑴消除或降低噪声的主要措施有：

①提高反应堆的自然循环能力，低速工况下主泵不需要运行，可消除其运行噪声；

②采用全电力推进，取消齿轮减速器，彻底消除齿轮减速器产生的噪声；

③改进螺旋桨设计，提高其加工精度，或者采用新型推进器，减少推进器的运行噪声；

④在结构上使动力机械与船体分离，采用弹性减震机座和其他减震、消音措施，减小或消除通过船体传出的辐射噪声。

⑤另外，核潜艇的耐压壳体采用高强度材料制造，增大下潜深度，也可以有效降低被敌方发现的概率。

⑵控制放射性的主要措施是:提高放射性废物的处理水平，控制排放，加强屏蔽。

8．船用核动力装置技术的发展趋势有哪些方面？

⑴提高安全性与可靠性；

①提高反应堆的固有安全性；

②提高反应堆的自然循环能力；

③应用非能动安全系统；

④提高反应堆的自动控制水平，减少误操作。

⑵增长堆芯寿命；

长寿命堆芯的关键是设计长寿命燃料元件，研制耐腐蚀、耐辐照材料。优化燃料元件和堆芯结构，提高转换比和堆芯中子经济性，燃料元件采用稠密栅布置，采用可燃毒物控制，对控制棒进行程序控制，适当加大燃料的初始装载量。

⑶增强反应堆的自然循环能力；

提高自然循环能力的主要措施有:

①蒸汽发生器的安装位置相对于反应堆中心位置应尽量高，以增大蒸汽发生器和反应堆堆芯之间的热中心位差，但受核潜艇壳体尺寸限制；

②减小反应堆及一回路系统内的流动阻力；

③强化蒸汽发生器的换热特性，在不增加一次侧流阻的条件下减少热阻；

④增大堆芯进、出口冷却剂的温差，适当提高堆芯含汽量，以提高反应堆冷却剂系统中冷却剂的密度差，但受反应堆热工安全性的限制；

⑤采取适当的控制措施，减小海洋条件对自然循环的不利影响。

⑷减震降噪。

国外核潜艇采用的减震降噪技术主要有：

①提高反应堆自然循环能力，消除主泵运行产生的噪声；

②采用全电力推进，消除齿轮减速器的运行噪声；

③在结构上使动力机械与艇体分离，采用弹性减振机座和其他减振、消音措施；

④改进螺旋桨设计，提高螺旋桨加工精度；

⑤采用喷水推进、电磁推进及磁流体推进（MHD）技术。