军用核能技术及其发展第5章-苏俄核动力装置的发展

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军用核能技术及其发展2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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展35.1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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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展41.N级，132.V-I级，163.V-II级，74.V-III级，255.“阿尔法”级，76.M级，17.“鲨鱼”级，128.“塞拉”级，61.H级，82.Y级，343.D-Ⅰ级，184.D-Ⅱ级，45.D-Ⅲ级，146.D-Ⅳ级，77.“台风”级，6攻击型弹道导弹型1.E-Ⅰ级，52.E-Ⅱ级，293.C-Ⅰ级，124.C-Ⅱ级，65.P级，16.“奥斯卡”-Ⅰ级，27.“奥斯卡”-Ⅱ级，12巡航导弹型5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展55.2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5.2.4V级攻击型核潜艇5.2.5“鲨鱼”级攻击型核潜艇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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展65.2.1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目前，前苏联的第一代核潜艇经全部退役5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展75.2.2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蒸汽发生器和主泵采用冗余设置可在降参数情况下运行，并达到70%额定功率5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展85.2.3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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展95.2.4V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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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展10V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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展11V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另外设置了两个小辅助螺旋桨供机动使用5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展12V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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展135.2.5“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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展14“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。5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展15“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5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展16“鲨鱼”级的技术特点（1）装备了一套大功率、高性能、紧凑布置型压水堆装置，使航速达到36kn，在设计上几乎是目前现役核潜艇最高的航速，机动能力强采用了美国目前使用的所有最新降噪技术，浮筏减振，艇外敷设消声瓦，艇体外形光顺，减少流水孔，采用7叶大侧斜螺旋桨等，使噪声很低采取了一系列隐身措施，下潜深度达600m，隐身性和美国“海狼”级核潜艇相当。该级艇上装备了很多非声探测传感器，增强了探测能力5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展17“鲨鱼”级的技术特点（2）动力系统设有集控室，采用集中控制台控制，潜艇操纵控制也设有集控台，艇上设有自动舵、随动舵、人工舵各种控制设备，还设有艇务自动化控制系统，因而自动化水平高。艇员共有85人，艇员的排水量负荷达107.1t／人，比美国“海狼”级核潜艇高55％以上居住性较以前各级艇有较大改善，艇员住舱宽敞，生活设施齐备，因而自持力达100天5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展185.2.6“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇由俄罗斯红宝石设计局设计，北德文斯克造船厂建造自1978年开始建造，已建成I型艇2艘，1997年退役；1986年12月~1997年5月建成-Ⅱ型艇11艘，7艘在役，在建1艘主要任务是在靠近俄罗斯的海域攻击敌方航母作战编队，可以利用远程巡航导弹攻击敌方国土，也可承担巡逻、侦察、搜集情报、布雷等多种作战任务5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展19“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇可在本国海域巡逻，也可在远洋独立作战，对目标实施突然攻击，是世界上排水量最大、威力最强的巡航导弹核潜艇。5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展20“奥斯卡”级的核动力装置装备2台VM5型紧凑布置压水堆装置每台反应堆热功率200MW，两台反应堆沿艇中心线串联布置，轴功率73.5MW（10万马力），堆芯寿命超过12年，续航力30万海哩采用两台蒸汽轮机，双轴，两个7叶固定螺距螺旋桨，水下航速达33kn，电力推进航行速度5kn重要机械设备采用组合式结构，浮筏式整体减振机座，辐射噪声低5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展21“奥斯卡”级的技术特点（1）攻击力强。装载大量导弹和鱼雷发射装置，可携带多种武器，可连续两次对水面舰艇发起攻击结构独特，生命力强。两层壳体之间有4m间距充满水，可承受一枚鱼雷的攻击；结构外形采取多种措施有利于在北极冰下活动；采用两套核动力装置互为备用；艇体采用小分舱，有多个舱室，可实现一舱进水不沉辐射噪声低，隐身效果好。采取多种降噪措施，采用浮筏减振，艇体外表面敷设消声瓦，下潜深度达500m以上，采用多种隐身措施，包括在水下发射导弹5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展22“奥斯卡”级的技术特点（2）功率大，航速高，对于完成巡逻和作战具有较大的机动性。属于大型核潜艇，艇内空间大，设施齐全，改善了艇员工作和生活条件，包括设置健身房、游泳池、日光浴室、桑拿浴室和娱乐区等，使艇的自持力达到120天，从而提高了艇的战斗力安全性较差，缺乏自救能力。该级艇第9艘艇“库尔斯克”号于2000年8月12日在参加演习过程中，沉没于巴伦支海，艇上118人全部丧生5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展235.2.7“台风”级弹道导弹核潜艇排水量：18500t（水面），26500t（水下）艇总长：171.5m水线长：165m艇宽：24.6m吃水：13m航速：25kn（水下），12kn（水面）人员编制：175人（其中55名军官），共有2组5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展24“台风”级的核动力装置2座VM-5压水堆，功率380MW2台GT3A汽轮机，功率60MW（81600马力）2台应急电动机，功率380kW双轴，导管桨2个助推器（分别位于艇首和艇尾），功率1.5MW（2860马力）5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展25“台风”级弹道导弹核潜艇世界上最大型级核潜艇，被誉为“水下巡洋舰”。按照俄美相互减少核威胁协议的一部分，“台风”号导弹核潜艇列入核武器销毁名单，拆解费用由美国五角大楼承包。5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展26“台风”级的特点有一套完整的鱼雷、导弹、动力装置等独立航行和作战系统采用双壳体结构，储备浮力约32％，两层壳体间有3米多的间距，增强了耐水下爆炸和冲撞的能力，在被鱼雷命中外壳时内壳也不受影响，在凝结厚重浮冰的北冰洋面下航行时内壳不易受损潜艇的辐射噪声约120分贝，接近于海洋背景噪声，能在海洋屏障下隐蔽航行5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展275.3苏/俄船用堆发展的经验和教训与美国相反，少试多用。只建造了2座模式堆，发展了2代潜艇堆，建造数量远远超过美国几乎每艘潜艇都采用双堆结构，生命力强，但占用空间多，重量大标准化程度较差，艇上缺乏备件，维修性差，每次大修时间长达2.5~3.5年，美国只要一年近几十年来，核潜艇发生严重事故20多起，其中40%属于核动力装置事故5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展28核潜艇事故实例（1）1961年7月4日，H-1级K-19号核潜艇反应堆冷却剂系统某管道破损，发生了严重的一回路失水事故为防止堆芯失水熔化，艇长组织了抢修小组。每个小组轮流进入反应堆舱焊接临时安全注水管线，两个小时后，将饮用淡水注入堆芯，使堆芯温度下降，挽救了反应堆和潜艇，也防止了放射性物质的大量扩散抢修过程中，许多艇员受到了强烈的放射性照射，十几天内有8名艇员相继死亡，后来的两年中又有十几人死于放射病。139名官兵中有22名丧生，故该艇被称为“广岛”号研制建造中，为了赶工期和限于当时的技术水平，竟然没有为反应堆安装安全注入系统，另外管道焊接质量差，验收又不严格，埋下了事故隐患5苏/俄的船用核动力装置军用核能技术及其发展29核潜艇事故实例（2）1978年12月，D-1级K-171号弹道导弹核潜艇在以水面状态返航途中，操纵员误操，使处于停用状态的一座反应堆装置的补水柜超压，溢流出的水流到了反应堆顶盖上值班军官未经请示，决定启动这座反应堆，以便将反应堆顶盖上的水迅速蒸