军用核能技术及其发展第5章-苏俄核动力装置的发展讲解
核能的发展和应用
核能的发展和应用一、引言核能是一种强大的能源，可以在广泛的应用领域中发挥作用，包括发电、医学和科学研究等。
在本文中，我们将探讨核能的发展历程以及当前的应用状况，重点介绍核能在能源领域中的应用。
二、核能的发展历程核能最早是在20世纪30年代发现的。
1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克首次发现了核裂变。
在接下来的几十年间，科学家们在核能方面快速取得了突破性进展。
他们开发出了核反应堆，以及用于研究和治疗疾病的核医学技术。
1954年，世界上第一个商业核反应堆——苏联的奥布宁斯克核发电站投入运行。
随着核电站的建设和核医学技术的应用，核能开始成为能源领域的一个重要组成部分。
在过去几十年中，核能发电技术得到了广泛的应用。
许多国家都在大力推进核电计划，以满足国内能源需求。
例如，法国是世界上使用核能发电最多的国家之一，核能发电占法国电力总生产的三分之二。
三、核能在能源领域的应用1. 核电发电核能是一种清洁能源，不产生排放物和温室气体，能够在一定程度上解决能源短缺问题。
核电站可以在较小的占地面积内产生大量的电能，使其成为城市和工业设施的理想选择。
核电可以为发电网络提供稳定、可靠的电源。
核电站的寿命可达40年以上，而且运行成本相对较低，这使它在全球范围内得到了广泛的应用。
2. 核医学核医学技术可以用于诊断和治疗多种疾病。
核医学技术是基于放射性同位素的，可以通过病人体内注射或口服的放射性药物来诊断和治疗疾病。
例如，放射性同位素碘可以用于治疗甲状腺癌，而放射性同位素技术可以用于扫描骨骼、器官和组织。
3. 氢能源核反应产生大量的热能，可以用来生产氢能源。
氢能源是一种使用普遍，更清洁的能源，在未来几十年的能源领域中可能会扮演重要的角色。
四、核能发展的挑战核能的发展虽然有许多优点，但也面临着许多挑战。
核电站的建设成本高，且不可避免地与一些与之相关的风险和安全问题相关联。
核医学技术的使用也面临安全和环境问题。
一些患者可能对放射性药物产生过敏反应，而且放射性药物在排泄后可能会对环境产生负面影响。
军用核能技术及其发展第3章-船用核动力装置及其基本组成课件
舰船采用核动力推进的优越性（3）
（3）提高舰船的航速
D vs Ne C
2 3
3
推进功率与航速的立方成正比
常规潜艇的水下最大航速为15~25节 核动力装置的高功率可使核潜艇的水下航速达到 30节 以上 [ 美国“海狼”级攻击型核潜艇的最高航速35节 ] 核动力航空母舰的航速可以达到30节
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冷却堆芯，将热量传递给蒸汽发生器二次侧工质 中子慢化，冷却剂兼做慢化剂 作为包容运行参数下冷却剂的承压边界
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反应堆冷却剂系统的三种布置方式
分散式布置
RCS 一体化布置 紧凑式布置
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分散式布置
日本“陆奥”号 各主要设备在堆舱 内呈分散布置状态 ，依靠较长的主管 道相连 占用空间多 自然循环能力较低 维修方便
（1）提高舰船的隐蔽性
核潜艇无需定期浮出水面用柴油发电机给蓄电池充 电，可长期潜航；
水面舰船不需要设置进气道和烟囱，减少上层建筑，
免受烟气的腐蚀和热气流的影响，降低了红外特征 提高隐蔽性；
—— 大型水面舰船如航空母舰不需要布置烟囱，上 层建筑布置更为灵活。
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舰船采用核动力推进的优越性（2）
（2）提高舰船的续航力
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压水堆核动力装置组成
压水堆核动力装置
一回路
二回路
船舶电站
推进系统
压水堆核动力装置的组成
反应堆冷却剂系统 一回路辅助系统 一回路
核裂变能
专设安全系统
压 水 堆 核 动 力 装 置
热能
废物处理系统 二回路
汽轮机回路 热能
蒸汽系统 船舶电站 循环水系统 润滑油系统 推进系统
造水系统
苏联核电发展史
苏联核电发展史苏联在核能领域取得了显著的成就，其核能发展历史可以分为以下几个阶段：1.早期研究和核武器发展（1940年代- 1950年代）：苏联的核能历程始于20世纪40年代，当时苏联积极参与核武器的研发。
1949年，苏联成功进行了第一次核试验，标志着其取得了核武器。
这一时期的研究为后来的核能发展奠定了基础。
2.核电站建设（1950年代- 1960年代）：苏联在1954年建成了世界上第一个用于发电的核电站，即位于奥比涅克斯的阿特姆核电站。
此后，苏联在其领土上建设了多个核电站，以满足不断增长的电力需求。
3.核电技术创新（1960年代- 1980年代）：在这一时期，苏联积极推动核电技术的创新，包括液态金属快中子反应堆和高温高压堆等。
苏联的核电技术在国际上也取得了显著的地位。
4.切尔诺贝利核事故（1986年）：切尔诺贝利核事故是苏联核能史上的重大事件。
这一核事故导致了严重的辐射泄漏，造成了大量的人员伤亡和环境破坏，也对苏联核能发展产生了不可逆转的影响。
事故后，苏联停建一些核电站，对核安全进行了全面审查和改进。
5.苏联解体及核能遗产（1990年代- 2000年代）：随着苏联的解体，核能领域也发生了重大变化。
独立国家继承了苏联的核能设施和技术，继续发展核能领域。
总的来说，苏联在核能领域取得了重要的成就，建成了众多核电站，并对核技术作出了贡献。
然而，切尔诺贝利核事故成为了其核能史上的重大事件，也使核安全成为全球范围内的重要议题。
苏联的核能遗产影响着现代俄罗斯以及其他继承国家的核能政策和实践。
大洋巨鲨：苏联俄罗斯核潜艇舰队发展史
大洋巨鲨：苏联俄罗斯核潜艇舰队发展史2022年7月8日，在俄罗斯最大的造船企业北方机械制造厂举行隆重的别尔哥罗德号核潜艇接装仪式，正式交付俄海军北方舰队。
这艘于1992年7月24日开工建造，后一度停建；2012年12月20日以首个波塞冬核鱼雷平台的名义重新建造的核潜艇，在开工整整30年后终于服役。
按照俄罗斯的国家军备计划，到2027年，俄罗斯将计划建造3艘类似的特种支援核潜艇。
别尔哥罗德号核潜艇作为俄罗斯波塞冬核鱼雷（又称：波塞冬核动力无人潜航器）的平台，具有巨大的核威慑能力。
核潜艇可以说是俄罗斯武库中至今具有最大威慑力的镇国神器。
随着苏联解体，俄罗斯经济实力大为削弱，海军力量发展也严重滞后。
早在2004年，普京就曾表示：即使把克里姆林宫卖了，也要造出新一代潜艇，因为这关系到俄罗斯的未来。
这样的决绝，相当于中国在60年代宣布“即使是当了裤子，也要搞出原子弹”。
老毛子历代领导人对核潜艇的情有独钟可谓是代代相传，强大的核潜艇舰队也是当今俄罗斯在经济疲软，已经跌出世界前10的状况下，仍旧坐稳全球前三把交椅的重要保障。
第二次世界大战以后，苏联领导人斯大林非常重视德国海军潜艇舰队失败的教训，强调指出:对于以“大洋海军”为目标的苏联海军来说，最需要的兵器就是潜艇。
斯大林曾一度梦想建立一支拥有1000 艘核潜艇的舰队。
627型攻击核潜艇：北约代号：十一月级，简称：N级、红十月级。
是苏联海军隶下的第一型核动力潜艇，也是苏联第一代攻击核潜艇，具有划时代的意义。
627型攻击核潜艇全部在北德文斯克造船厂建造，共建造服役了13艘（627型攻击核潜艇只有首艇K-3为627原型艇，其它的12艘同级后续艇实际上属于改进型627A型，1954年-1962年建造）。
与当时苏联的常规潜艇一样，仅装备鱼雷，具有航速高和潜深大的特点，由于综合性能相当好，大大加快了苏联后续各类型核潜艇的发展。
艇长：107.4米（627型）、107.3米（627A型）艇宽：7.9米排水量：3118吨（水面）、4069吨（水下-627型）、4053吨（水下-627A型）航速：15.2节（水上）、30节（水下）潜深：240米（标准）、300米（极限）自持力：60天（627型）、50天（627A型）武器：8具533毫米鱼雷发射管全都在艏鱼雷舱，共备各型鱼雷20-32枚。
苏联4代核反应堆详解：铅-铋液态金属堆曾领先世界
苏联4代核反应堆详解：铅-铋液态⾦属堆曾领先世界俄罗斯/前苏联从1952年开始研发潜艇核反应堆，以破冰船核反应堆为母型，发展了四代潜艇反应堆。
第⼀代潜艇反应堆BM-A主要解决了核动⼒与潜艇的适应性问题，母型为OK-150型破冰船反应堆，陆上模式堆为27/BM。
1957年正式投⼊使⽤。
第⼀代反应堆重点突破了堆芯冷却优化、中⼦控制、压⽔堆堆芯中⼦特征描述、铀-235裂变产物堆积、堆芯传热模型、堆芯⾃动控制等技术，但存在的最⼤问题在于⼀回路管道尺⼨过⼤，反应堆易泄漏。
第⼆代反应堆BM-44重点解决了核动⼒系统可靠性问题，母型为OK-900型破冰船反应堆，1967年投⼊使⽤。
第⼆代反应堆的紧凑程度⼤幅优于第⼀代，主要的改进包括优化⼀回路中的管道排列，⼤幅降低体积和重量；改进堆芯监控、⾃动控制系统，实现汽轮发电机的⾃动化控制；将第⼀代反应堆使⽤的直流电制改为交流电制，降低了相关设备的体积。
第三代反应堆OK-650型借鉴了第⼆代反应堆BM-4的研发经验，重点解决了紧凑式布置和堆芯应急冷却、加⼤堆功率问题，母型为KLT-40型破冰船核反应堆，陆上模式堆为OK-650BK，装备“阿库拉”、“台风”、“奥斯卡”、“塞拉”级核潜艇，1980年投⼊使⽤。
第三代堆的技术特点，⾸先是实现了通⽤性、模块化设计，改变了反应堆内连接管道短⽽粗的情况，布置更加紧凑。
反应堆与蒸发器、反应堆与主泵间均⾤⽤短动⼒套管连接，反应堆冷却系统包络成独⽴的单元，形成密闭的短循环回路。
同时配备整体组合式的直流蒸汽发⽣器。
此外，主泵耗电减少了5%。
第⼆，装备了⽆电池冷却系统，反应堆可在断电情况下⾃动进⼊⼯作状态，强化了堆芯应急冷却能⼒。
第三，采⽤脉冲式启动装置，可在任意功率下（包括临界状态）监视反应堆的运⾏状态，可快速响应堆芯故障、补偿蒸汽⽓体压⼒，防⽌泄露。
第三代反应堆功率密度为170MW/⽴⽅⽶,的发电机功率为3.2MW,另外还配备1台750kW油发电机。
核技术在军事发展ppt课件
程，历时3年，耗资20亿美元。这一工
程的成功促进了第二次世界大战后系
统工程的发展。
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术在军事发展中的作用
发展历史—— 原子弹
• 1945年7月16日凌晨5点 30分，美国在新墨西哥州 的阿拉莫戈多进行了世界上 第一次核试验，成功地爆炸 一颗以钚-239为燃料的原 子弹。
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术在军事发展中的作用
建国后我国面临核威胁
• 朝鲜战场联合国军 司令麦克阿瑟将军 扬言：在中国东北 扔下几枚原子弹， 实施外科手术进行 核打击。白宫亦在 酝酿此事，最后不 敢冒天下之大不韪， 没有实施。
狭义上讲：
同位素技术 辐射加工技术
核分析技术 核仪器仪表技术
亦称： 非动力核技术
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术在军事发展中的作用
发展历史—— 原子弹
最早注意到核裂变军事价值的是 德国，在核裂变研究中也处于世界 领先地位。1933年希特勒上台后， 疯狂迫害犹太人，爱因斯坦、费米、 波尔、格拉德等科学家相继逃出纳 粹魔爪，到达了美国。居里夫妇的 女婿约里奥在德军占领挪威前夕， 把制造核弹必须的200升重水运到美 国。就此，美国制造原子弹具备了 最优越的人力物力资源。
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术发展概论
1932年，英国物理学家查德 威克发现了中子。
The Neutron
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术发展概论
1938年，德国物理学家哈恩 发现核裂变现象。
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核技术在军事发展和国民经济中的应用
核技术发展概论
核动力推进演示
▲世界上第一艘核动力航 空母舰， 1964 年进行了史 无前例的环球航行 , 途中无 需加油和再补给,历时64天, 总航程3万多海里。
核动力装置概述
1.核动力的应用概述 2.核能的特点 3. 核动力装置的组成、原理及选型
4.核动力装置特殊要求
5.舰船采用核动力推进的优越性 6.舰船核动力装置的不足之处 7.走出核恐慌 8.海事概念船选用核动力装置的原因
2018年11月30日星期五
1
1.核动力的应用
攻击型核潜艇 潜艇核动力装置 弹道导弹核潜艇 航空母舰 水面舰船 核动力装置 巡洋舰 驱逐舰 核商船 空间核电源 核能装置空间 空间核推进装置
核蒸汽供应系统
2018/11/30
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（3）舰船核动力装置选用压水堆的原因
压水堆所使用的工质——水在工业上已经使用了数百 年，各种性质研究比较透彻，相关的泵、阀门、蒸汽 轮机等设备在工业上已经成熟； 浓缩铀技术已经解决，不再成为瓶颈；
在人力物力上做了很大投入，技术上做了大量研究， 性能上得到不断改进，并且拥有宝贵实际运行经验之 后，如果性能上没有质的飞跃，各个国家都不会轻易 选择其他堆型。
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压水堆核动力装置原理流程
2018年11月30日星期五
《核动力装置》
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一回路系统的基本组成
反应堆冷却剂系统
一回路辅助系统 一回路系统
专设安全系统 废物处理系统
2018年11月30日星期五
《核动力装置》
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二回路系统的基本组成
汽轮机回路
蒸汽系统 二回路系统 循环水系统
润滑油系统
造水系统
2018年11月30日星期五 14
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5.舰船采用核动力推进的优越性
核动力设备及装置总复习课件
05
核动力设备维护与检修
核动力设备维护保养
01
定期检查
对核动力设备进行定期检查，确保 设备正常运行。
清洁保养
保持设备清洁，防止污垢和杂质的 积累。
03
02
润滑保养
定期对设备进行润滑保养，减少磨 损和摩擦。
防腐保养
采取防腐措施，防止设备腐蚀。
04
核动力设备检修流程
故障诊断
对设备进行故障诊断，确 定故障原因和位置。
安全警示标识
在检修区域设置安全警示标 识，提醒人员注意安全。
核动力设备检修质量保证
检修人员资质
确保检修人员具备相应的资质和技能水平 。
质量检验与验收
对检修质量进行检验和验收，确保达到预 期效果。
检修工具与设备
使用合格的检修工具和设备，确保检修质 量。
记录与归档
对检修过程进行详细记录，并归档保存， 便于后续查阅和管理。
THANKS
感谢观看
核动力船舶推进系统
核裂变反应
通过控制中子数量，实现链式反应的启动和 停止，释放能量。
减速齿轮箱
将汽轮机的低速转动转换为螺旋桨的高转速 转动，提高推进效率。
蒸汽轮机
利用蒸汽的热能转换为机械能，驱动螺旋桨 产生推力。
轴系与螺旋桨
将减速齿轮箱的输出传递到螺旋桨，驱动船 舶前进。
核动力船舶安全保障
三道安全屏障
执行检修
按照检修计划对设备进行 维修和更换部件。
制定检修计划
根据故障情况制定详细的 检修计划。
验收与测试
完成检修后进行验收和测 试，确保设备性能恢复。
核动力设备检修安全措施
遵守安全规程
在检修过程中严格遵守安全 规程和操作规程。
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军用核能技术及其发展
7
5 苏/俄的船用核动力装置
5.2.3 第三代潜艇核动力装置的特点
1963年开始研制，OK-650Б型反应堆 采用模块化结构 通用化程度提高，装备了通用型的蒸汽动力装置 具有良好的可维修性，可独立更换反应堆系统中所 有的主要部件，缩短了检修周期 反应堆自然循环能力提高，主泵的功率需求降低 重量、尺寸与第二代基本相同，但反应堆的功率提 高了一倍
1959 年 12 月 3 日，世界上第一艘核动力破冰船“列宁” 号正式服役 20 世纪 60 年代，开始研制采用液态金属冷却剂（铅 铋合金）反应堆，建造了PM-1型陆上模式堆
1950~2003年，苏/俄共建造了 248艘核潜艇和 5艘水面 舰艇，装备了 468 座反应堆，至 2003 年仍在服役的核 动力舰艇大约60艘
另外设置了两个小辅助螺旋桨供机动使用
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
V级的技术特点
采用改进型 VM4 型压水堆，单堆功率大，采用最佳 艇型，水下航速达33kn，机动能力强 采用各种先进降噪措施，浮筏减振，首次采用单一 推进轴和7叶螺旋桨，艇体表面装设了消声瓦，下潜 深度达400m，辐射噪声低，安静性好 动力装置大量采用遥控和自动化技术，控制系统自 动化程度高，减轻艇员劳动强度，艇员人数少
采用小分舱，艇员居住、生活、医疗有专门的舱室 ，居住性好，艇的自持力可达80天，在航率高
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
5.2.5 “鲨鱼”级攻击型核潜艇
由天青石中央设计局研究设计，由共青城造船厂建 成 6 艘，现已停止建造；由北德文斯克造船厂建成 5 艘，在建2艘 为俄罗斯最新发展的一级多功能实用型攻击型核潜 艇，首要任务是反潜，同时也能承担反舰、护航、 侦察、搜集情报、布雷、破交和发射远程巡航导弹 对陆上目标进行攻击的任务，也具有防空能力 I 型艇于 1986.9~1995.7 已服役 8 艘， Ⅱ 型艇已服役 2 艘， 在建1艘
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
“鲨鱼”级攻击型核潜艇
是俄罗斯最新建造的巨型攻击型核潜艇，可执行多种作战任务， 技术水平与美国“海狼”级核潜艇相当。
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5 苏/俄的船用核动力装置
“鲨鱼”级的核动力装置
艇内布置分为 7个舱室，即鱼雷舱、生活舱、指挥舱、 辅机舱、反应堆舱、主机舱和尾舱 采用一台 VM5 型压水堆装置，紧凑型布置，堆热功 率200MW，轴功率 36.75MW（50000hp），航速高 达36kn。 采用 2 台 GT3A 型蒸汽轮机减速齿轮机组，采用浮筏 减振， 2 台应急推进电机，单轴，装有一个 7 叶大侧 斜螺旋桨
军用核能技术及其发展
3
5 苏/俄的船用核动力装置
攻击型
1. 2. 3. 4.
巡航导弹型
1. 2. 3. 4.
弹道导弹型
1. 2. 3. 4.
N级，13 V-I级，16 V-II级，7 V-III级，25
E-Ⅰ级，5 E-Ⅱ级，29 C-Ⅰ级，12 C-Ⅱ级，6
H级，8 Y级，34 D-Ⅰ级，18 D-Ⅱ级，4
5.2.6 “奥斯卡”级巡航导弹核潜艇
5.2.7 “台风”级弹道导弹核潜艇
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
5.2.1 第一代潜艇核动力装置的特点
反应堆采用双流程，增加了堆内的复杂性，并给自 然循环增加了困难 中子反射层由钢板组成 压力容器顶盖为平面型
燃料组件按照正三角形排列
5.
6. 7.
“阿尔法”级，7
M级，1 “鲨鱼”级，12
5.
6.
P级，1
“奥斯卡”- Ⅰ级， 2
5.
6. 7.
D-Ⅲ级，14
D-Ⅳ级，7 “台风”级，6
8.
“塞拉”级，6
7.
“奥斯卡”-Ⅱ级， 12
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5 苏/俄的船用核动力装置
5.2 苏/俄船用反应堆的发展历程
5.2.1 第一代潜艇核动力装置的特点 5.2.2 第二代潜艇核动力装置的特点 5.2.3 第三代潜艇核动力装置的特点 5.2.4 V级攻击型核潜艇 5.2.5 “鲨鱼”级攻击型核潜艇
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5 苏/俄的船用核动力装置
V级的核动力装置
采 用 2 台 VM4 型 紧 凑 布 置 型 压 水 堆 装 置 ， 热 功 率 150MW 2 台 蒸 汽 轮 机 齿 轮 减 速 机 组 ， 轴 功 率 22.79MW （ 31000hp）
该级艇是前苏联潜艇首次采用单一推进轴， V-Ⅲ 型 艇采用的螺旋桨由两个同轴串列双反转 7叶螺旋桨组 成 水面航速20kn，水下航速31kn
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
5.2.4 V级攻击型核潜艇
俄罗斯孔雀石设计局设计，圣 · 彼得堡市海军部造船 厂建造，共青城造船厂参加建造V-Ⅲ型艇
是俄罗斯第二代多用途攻击型核潜艇，首要任务是 反潜，对付敌人的弹道导弹核潜艇和攻击型核潜艇 ，攻击敌方水面舰艇，侦察、布雷，为本国弹道导 弹核潜艇护航，以及使用远程巡航导弹攻击敌方陆 上各种目标
军用核能技术及 其发展
核科学与技术学院
（V20060628.20071102）
5 苏/俄的船用核动力装置
第五讲 苏/俄核动力装置的发展
5.1 概述
5.2 苏/俄船用反应堆的发展历程
5.3 苏/俄船用核动力发展与教训
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
5.1 概述
20世纪50年代，苏联开始研制船用压水堆核动力装置 1957年8月9日，苏联第一艘核潜艇“列宁共青团”号 下水，次年7月1日服役
目前，前苏联的第一代核潜 艇经全部退役
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5.2.2 第二代潜艇核动力装置的特点
反应堆采用单流程形式 采用紧凑型布置，主要设备排列在反应堆压力容器 周围，起到生物屏蔽层的作用，减小了核动力装置 的总重和尺寸
缩短了一回路主管道长度，提高了可靠性
1965~1992年间共建造了 V-Ⅰ、V-Ⅱ、 V-Ⅲ三型共49 艘。目前，只有7艘V-Ⅲ型艇在役，其余全部退役
军用核能技术及其发展
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5 苏/俄的船用核动力装置
V级攻击型核潜艇
该级艇从1959年开始发展，先后建造了49艘，至今已40余年仍在 服役。这是俄罗斯建造持续时间最长、数量最多的一级核潜艇