船舶动力装置概论第十六次课第五章精选文档.ppt
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1、船舶动力装置概论第十六次课第五章本讲稿第一页,共四十页本节课要点本节课要点5.2核反应堆核反应堆5.3 核动力装置核动力装置5.4 核安全核安全21986年苏联切尔诺贝利核电站年苏联切尔诺贝利核电站本讲稿第二页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆3本讲稿第三页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆4以压水堆为热源的核能装置。它主要由核岛和常规岛组成。核岛中的四大以压水堆为热源的核能装置。它主要由核岛和常规岛组成。核岛中的四大部件是部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯蒸汽发生器、稳压器、主泵和
2、堆芯蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统。统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统。1、压水堆压水堆本讲稿第四页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆5以沸水堆为热源的核能装置。采用低浓(铀以沸水堆为热源的核能装置。采用低浓(铀-235浓度约为浓度约为3)的二氧化铀作燃)的二氧化铀作燃料,沸腾水作慢化剂和冷却剂,并在
3、反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水料,沸腾水作慢化剂和冷却剂,并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低富集铀作燃料。点。它们都需使用低富集铀作燃料。2、沸水堆沸水堆本讲稿第五页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆6重水堆是以重水作慢化重水堆是以重水作慢化剂剂的反的反应应堆,可以堆,可以直接利用天然直接利用天然铀铀作作为为核燃料。重水堆可用核燃料。重水堆可用轻轻水水
4、或重水作冷却或重水作冷却剂剂,重水堆分,重水堆分压压力容器式和力容器式和压压力力管式两管式两类类。目前达到商用水平的只有加拿大开发目前达到商用水平的只有加拿大开发的坎杜堆,我国正建一座重水堆核电站。的坎杜堆,我国正建一座重水堆核电站。3、重水堆重水堆本讲稿第六页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆7以石墨作慢化以石墨作慢化剂,二氧化碳作冷却,二氧化碳作冷却剂,用天然,用天然铀燃燃料,最高运行温度料,最高运行温度为360,这种堆已有丰富的运行种堆已有丰富的运行经验,到,到90年代初期已运行了年代初期已运行了650个堆年。个堆年。4、石墨气冷堆石墨气冷堆采用采
5、用钚或高或高浓铀作燃料,一般用液作燃料,一般用液态金属金属钠作冷却作冷却剂。不用慢化。不用慢化剂。根据冷。根据冷却却剂的不同分的不同分为钠冷快堆和气冷快堆。冷快堆和气冷快堆。5、快中子堆快中子堆本讲稿第七页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆8类型冷却剂慢化剂燃料特点压水堆轻水轻水UO2堆芯在压力容器内沸水堆沸腾水沸腾水低富集铀直接产生饱和蒸汽重水堆重水轻水/重水天然铀压力容器/管式气冷堆气体石墨液态金属堆 液态金属-效率高各种动力堆特点各种动力堆特点本讲稿第八页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置5.2核反应堆核反应堆9截止至截止至201
6、4年年8月月20日我国在运日我国在运21台核电机组台核电机组本讲稿第九页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置105.3核动力装置核动力装置本讲稿第十页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置11一、压水堆核动力装置原理一、压水堆核动力装置原理5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十一页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置12压压水水堆堆核核动动力力装装置置一回路一回路二回路二回路推进系统推进系统反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统专设安全系统专设安全系统一回路辅助系统一回路辅助系统废物处理系统废物处理系统汽轮机回路汽轮机回路蒸
7、汽系统蒸汽系统蒸汽系统蒸汽系统循环水系统循环水系统船舶电站船舶电站润滑油系统润滑油系统造水系统造水系统二、压水堆核动力装置的组成二、压水堆核动力装置的组成5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十二页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置13冷却堆芯,将热量传递给蒸汽发生器二回路两侧工质冷却堆芯,将热量传递给蒸汽发生器二回路两侧工质中子慢化,冷却剂兼做慢化剂中子慢化,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作为包容运行参数下冷却剂的承压边界(一)反应堆冷却剂系统(一)反应堆冷却剂系统5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十三页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置1
8、41、反应堆冷却剂系统的设计要求、反应堆冷却剂系统的设计要求保证堆芯的充分冷却;保证堆芯的充分冷却;应有一定的自然循环能力;应有一定的自然循环能力;主泵应有一定的惯性;主泵应有一定的惯性;一台主泵失效,不能使冷却剂系统失效;一台主泵失效,不能使冷却剂系统失效;满足适航性要求;满足适航性要求;满足承压边界完整性要求;满足承压边界完整性要求;系统双重设置。系统双重设置。5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十四页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置152、压力安全系统、压力安全系统主主要要设设备备为为稳稳压压器器,是是一一个个高高压压容器。容器。稳稳压压器器内内部部的的冷冷却却剂剂存存
9、在在液液相相和和蒸蒸汽汽相相共共存存的的状状态态。在在液液相相装装有有电电加加热热器器,在在蒸蒸汽汽相相装装有有向向蒸蒸汽汽相相喷射冷却剂的喷射冷却剂的喷头喷头。5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十五页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置162、压力安全系统、压力安全系统功能:功能:(1)稳态运行时,维持运行压力)稳态运行时,维持运行压力(2)汽轮机负荷变化时,吸收冷却剂的体积变化)汽轮机负荷变化时,吸收冷却剂的体积变化(3)汽轮机负荷变化时,稳压器可限制系统的压力波动在允许的范围内。)汽轮机负荷变化时,稳压器可限制系统的压力波动在允许的范围内。(4)反反应应堆堆启启动动时时,
10、按按主主冷冷却却剂剂的的升升温温升升压压要要求求,提提高高工工作作压压力力,停停堆堆时,按降温降压要求,使主冷却剂压力降下来。时,按降温降压要求,使主冷却剂压力降下来。(5)排除主冷却剂系统中的某些有害气体。)排除主冷却剂系统中的某些有害气体。5.3核动力装置核动力装置本讲稿第十六页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置172、压力安全系统、压力安全系统当汽轮机负荷减少时,当汽轮机负荷减少时,冷却剂的平均温度增加,体积膨胀,冷却剂通过波动管冷却剂的平均温度增加,体积膨胀,冷却剂通过波动管流入稳压器,压缩蒸汽相部分,如果主冷却剂压力过大,打开喷雾管,向蒸汽流入稳压器,压缩蒸汽相部分
11、,如果主冷却剂压力过大,打开喷雾管,向蒸汽相喷雾,冷凝一部分蒸汽,吸收压力波动。相喷雾,冷凝一部分蒸汽,吸收压力波动。当汽轮机负荷增加时,当汽轮机负荷增加时,冷却剂的平均温度降低,体积收缩,冷却剂通过稳压器底部冷却剂的平均温度降低,体积收缩,冷却剂通过稳压器底部的波纹管从下部流出稳压器,此时,稳压器内压力降低,液相水被蒸发达到热的波纹管从下部流出稳压器,此时,稳压器内压力降低,液相水被蒸发达到热平衡,为了加速液相水蒸发,可使用加热器,提高蒸空间的压力,从而使冷却平衡,为了加速液相水蒸发,可使用加热器,提高蒸空间的压力,从而使冷却剂的工作压力回升。剂的工作压力回升。5.3核动力装置核动力装置本讲
12、稿第十七页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置183、净化系统、净化系统净净化化系系统统的的作作用用是是通通过过过过滤滤、离离子子交交换换等等手手段段连连续续去去除除冷冷却却剂剂中中溶溶解解的的和和不不可可溶溶解解的的杂杂质质,保保证证冷冷却却剂剂中中的的杂杂质质浓浓度度在在允允许许值值以以下下,降降低低冷冷却却剂剂的的放放射射性水平。性水平。5.3核动力装置核动力装置4、余热危机冷却系统、余热危机冷却系统反应堆停堆后,存在衰变热,所以必须对反应堆堆芯进行停堆冷却。反应堆停堆后,存在衰变热,所以必须对反应堆堆芯进行停堆冷却。余余热热危危机机冷冷却却系系统统作作用用当当反反应应堆
13、堆正正常常停停堆堆、冷冷停停堆堆以以及及事事故故紧紧急急停停堆堆时时,用用以去除堆芯放射性衰变热以及一回路装置余热。以去除堆芯放射性衰变热以及一回路装置余热。本讲稿第十八页,共四十页第五章第五章 船舶核动力装置船舶核动力装置195、安全注射系统和安全喷淋系统、安全注射系统和安全喷淋系统安全注射系统又叫应急堆芯注水系统,某些事故如失水、停泵,断电及主蒸安全注射系统又叫应急堆芯注水系统,某些事故如失水、停泵,断电及主蒸汽管破裂时,向反应堆内应急充填和补给冷却水,以去除衰变热。汽管破裂时,向反应堆内应急充填和补给冷却水,以去除衰变热。应急喷淋系统是在失水事故或堆舱内主蒸汽管道破裂事故情况下,向堆舱应
14、急喷淋系统是在失水事故或堆舱内主蒸汽管道破裂事故情况下,向堆舱(或安全或安全壳壳)内喷淋冷却水,以降低堆舱内喷淋冷却水,以降低堆舱(或安全壳或安全壳)内的压力和温度。内的压力和温度。5.3核动力装置核动力装置6、非能动冷却系统、非能动冷却系统核电厂:顶部冲入氮气的处于高位的大水箱核电厂:顶部冲入氮气的处于高位的大水箱船舶:依靠主冷却剂系统的自然循环能力将堆芯余热排到蒸汽发生器,蒸汽船舶:依靠主冷却剂系统的自然循环能力将堆芯余热排到蒸汽发生器,蒸汽发生器二次侧与应急冷却器之间依靠应急给水的自然循环,将蒸汽热量传递发生器二次侧与应急冷却器之间依靠应急给水的自然循环,将蒸汽热量传递给海水,实现堆芯余
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