船用核动力装置的技术特点及应用前景分析

0 前言

核能事业的蓬勃发展，给船舶汽轮机动力装置开辟了新的发展道路。核能所能向人类提供的能量比目前世界上所了解的全部石油、天然气、煤及可燃页岩的储藏量所提供的能量还要多十几倍。极少量的核燃料中可以释放出巨大的能量，而且又不需要氧化剂等一系列的特点，使得利用核能产生动力去推动船舶，已逐渐成为了现实。

核动力装置的主要部分是核反应堆

，它相当于汽轮机动力装置中的蒸汽锅炉。其余部分与常规汽轮机动力装置相同。至今世界各国建造的船舶核动力装置，都是压水堆动力装置。压水堆是以普通水作载热剂，来源方便，制取容易，且安全可靠，重量较轻，容积较小，操作灵活，造价也较低，特别是其技术成熟。数十年来，在设计、研制、运行上累积了大量的丰富经验，促使压水堆动力装置得到广泛的发展和应用。

1 舰船核动力装置

反应堆是全船动力的能源，它提供全船推进所需要的全部能量。反应堆是实现核燃料可控裂变反应，将核能转变为热能的设备。所以，反应堆又是全船的放射线源。核燃料裂变放出的热能，由流经堆芯的载热剂带出堆外，而送进一回路系统。

一回路系统是利用反应堆核燃料裂变放出的热产生蒸汽的装置。它是为保证反应堆和蒸汽发生器正常运行及事故工况下安全工作而设的系统和设备的综合，所以，又称为反应堆装置或核蒸汽发生装置。二回路系统是将一回路蒸汽发生器产生的蒸汽转变为推进舰船运动的机械能的装置。典型的二回路装置包括主汽轮机组，蒸汽发生器的二次蒸汽部分（蒸汽发生器本体属于一回路）以及为保证主汽轮机组运行所必要的辅助系统和设备。由于二回路装置的主设备是主汽轮机组，所以又称为汽轮机装置。

冷凝水如果在凝汽器中通过其他措施能够进行有效除氧时，可省去专设的除氧器，从而简化了二回路系统的设备。另外，为了减小或者节省大容量循环水泵的功耗，在船舶航行过程中，当船舶航速超过某一定值，使舷外水流相对速度构成的自然循环流速能满足凝汽器原循环水泵的供水流速和所需的循环水流量时，可以停闭循环水泵而采用凝汽器的自流循环水工作。舷外水自流进入凝汽器以冷却凝汽器中的乏汽，使之凝结成冷凝水。自流式凝汽器的冷却水进口或出口需要采用相应的特殊结构，有些结构也许会影响船舶的进坞修理，这些问题在二回路装置的设计时应予以考虑。再者，从舰船用途或从舰船核动力装置性能考虑，主机可以采用饱和蒸汽工作的汽轮机齿轮机组（如美国的核潜艇），也可采用饱和蒸汽工作的汽轮机发电机组（如法国的核潜艇）。将汽轮机齿轮机组改换成汽轮机发电机组时，需要配合采用电力推进装置，这样可以降低潜艇航行中齿轮机组发出的噪音，有利于提高核潜艇的隐蔽性和增大自身水声声呐系统的作用距离

。但是动力装置的重量和尺寸都将因此而有所增加，其结果是相应降低了核潜艇的航速。对于需完成特殊使命的船舶，如核动力破冰船，当然需要采用电力推进装置进行工作。同样，为了维持饱和汽轮机的安全正常运行，二回路系统也设有若干辅助系统，如主蒸汽排放系统、汽轮机再热系统、凝水给水系统、润滑油系统、水化学处理系统等。

传动轴系是将饱和汽轮机齿轮机组的机械能传递给螺旋桨，以推进船舶前进的装置。按船舶设置的螺旋桨个数，轴系相应地可分为单轴系、双轴系和多轴系三种。船舶采用轴系的多少，由船舶的种类决定。为了不致因一次破损事故而损失100%的船舶推进功率，船舶采用两个以上的轴系比较好。无论何种轴系，主要都由主机机组以后的中间轴、推力轴（或统称主轴）和螺旋桨轴（又称艉轴），以及设置在这些轴上的各种轴承（包括推力轴承和支持轴承），离合器（有时还有齿轮箱）等设备组成。中间轴都由中间轴承支持，轴承底座与船体连接。因此，船体局部变形将使轴承负荷的变化很大，而轴承负荷过大将会发热和迅速磨损，所以轴承负荷的设计计算及轴承位置和间距的选择是否正确，是轴系运行可靠与否的决定因素。推力轴承上的推力环，承受螺旋桨的有效推力，通过推力轴承将推力传递给船体，以驱动船舶前进或后退

。现代船舶所采用的推力轴承大多为单环式。汽轮机组的主推力轴承可以安装在减速齿轮箱内，也可以单独安装。电力推进船舶的主推力轴承大多单独安装在船体上。除艉轴本身所属的各种设备外，还有用柴油发电机，变流机组或蓄电池组供电的推进电机等设备，这些都是要并车在艉轴上工作的各类专用设备。艉轴及其附属件的重量都由艉管轴承支承。艉管内至少有两个轴承。由于船体艉部形状和主机位置的限制，船舶轴系往往很长。为了减少机械损失，减轻动力装置轴系这部分重量并降低制造成本，轴系应该尽量短。由此可见船舶传动轴系的设计也是船舶动力装置设计的重要组成部分。船舶核动力推进装置的传动轴系和常规汽轮机动力装置的传动轴系是相同的，区别只在于反应堆舱和主机舱的位置受到限制，很难做到像艉机布置的船那样短的轴系。当然也受到核动力船尤其是核潜艇的艉部线型限制。

当然，上述的动力装置只是指推进船舶运动为主的系统和设备。实际上，为了保证船舶航行、工作和生活的正常进行，作为全船动力源的压水型反应堆还需要提供足够的能量给全船其他一些辅助动力装置。属于这类辅助动力装置的有：保证船舶进行航行、停泊的舵机和锚机装置，保证船舶生命力及进行全船损管工作的消防和排除船体破损时进水的平衡装置，保证全船日常生活用的造水装置，通风机械，照明用电的装置等。

赣南灯彩歌舞文化的发展是国家对传统文化重视的一种体现，更是舞蹈与民俗文化之间的结合。对赣南灯彩歌舞的发展，要注重当地人民的生活习惯、文化背景，使灯彩歌舞获得更长久的发展机会。因此赣南客家灯彩歌舞文化的保护一方面要注重对客家人民俗生活的文化保护，使灯彩歌舞的宣传和推广更加合理。另一方面，要保留灯彩歌舞中最具民族特色的东西，否则旅游就失去了本来的意义。灯彩是祈求美好的生活愿望的，从其起源也可以看出，丁财是灯彩的谐音，因此在赣南灯彩歌舞文化发展过程中，要进一步对其文化内涵进行剖析，避免传统文化的流失。

胜利油田全称为中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，其业务范围主要在山东省境内，公司主体位于黄河三角洲的东营市。按地质构造划定区域，山东省境内可供石油开发的区域主要有济阳、昌潍、胶莱、临清、鲁西南5个坳陷，目前胜利油田已取得探矿权的面积为4.89万平方公里，占5个坳陷总面积的74.9%。济阳坳陷和渤海浅海是胜利油田石油开发工作的主要地区。迄今为止，胜利油田的总探矿权面积达19.4万平方公里，石油和天然气储量分别为145亿吨、24 739亿立方米，原油产量居全国第二位。明确胜利油田的内外部情况，进而提出相应的战略措施，无疑对国家经济发展具有重要意义。

2 舰船核动力装置的设计特点

舰船核动力装置与陆用电站核动力装置的主要区别，在于将反应堆安装在船舶上，即需要满足—个水上活动的建筑物内所需要的一些特殊要求。舰船核动力装置与船舶其他动力装置的主要区别，在于核能作为动力所带来的放射性影响。就是这样一些特殊的要求和影响，才使得舰船核动力装置的设计具有以下主要特点。

从图中可以看出，我国文化创意产业园区主要是混合型的，在园区总数中占51%，其次是产业型的，占33%，休闲娱乐型、地方特色型和艺术型园区比较少.

核动力装置一回路系统和设备，则必须考虑到由于存在放射性，将给维修工作造成的困难。为此，要求在进行系统设备的结构设计时，必须考虑简易维修和方便更换的可能性。同时，还要严格按放射性剂量水平的高低，将系统、设备进行分区监测和管理。鉴于机械设备的使用寿命和其工作的耐劳性质不同，还应该分别决定它们大修和更换的具体次数，有些放射性设备除精心设计外，还需在使用材料、工作条件上给予一些特殊考虑，也能使之配合进行简便维修。

2.1 保证安全可靠性

1）核反应堆本身的危险性

如图5所示，光镜下观察小鼠肾上腺结构，肾上腺皮质由外向内依次为：球状带、束状带、网状带，对照组球状带排列成襻状、圈状或者篮状；束状带向心性排列成束状；网状带细胞排列成网状。与对照组比较，抑郁症组和BCRD模型组出现不同程度的束状带变宽，细胞增大，网状带的细胞相互吻合成更密集的网状结构，并且出现了细胞排列疏松且散乱，细胞间隙变宽，细胞核固缩和深染，胞浆空泡增多等现象，提示皮质功能处于亢进状态。

安全可靠性是动力装置生命力的基础，舰船核动力装置的安全可靠性尤其重要。这主要是因为船用反应堆存在着三种可能出现的危险性。

船用核反应堆本身所固有的可控的链式裂变反应是否安全可靠，是衡量其能否作为动力源的根本条件。由于核反应堆客观存在的强烈的放射性作用，在核动力装置的设计中，必须特别考虑放射性所带来的一些特殊问题，其中包括：要求设置放射性屏蔽；要求在反应堆停堆后导出堆内裂变产物的放射性衰变所继续放出的热量；放射性问题限制了人员对装置中许多设备和部件的接近，放射性对装置的安全提出了更高的要求等。

在反应堆正常运行时客观存在着的堆芯中放射性，被中子活化了的材料γ射线放射性以及裂变产物、腐蚀产物的放射性，构成了一种潜在的危险。这对于因续航力大而必须在较长时间内既工作又同时生活在船舶上的船员来说，就更要引起装置设计工作者的注意。一方面应按国际公认的辐射允许剂量值给予船员有效的屏蔽保护，另一方面也必须认识到，这种不是按照线性关系，而是按照指数关系降低辐射强度的屏蔽层，无论其厚度多大，也不会将放射减低到零。因此，在船舶核动力装置设计工作中必须高度重视这种潜在的危险，决不能掉以轻心。

2）反应堆安装在舰船上的危险性

因此，语音、词汇、语法这三个因素都会制约母语在第二语言习得中的迁移。母语中的语音、词汇、语法，如果与第二语言相同部分越多，越有利于母语的迁移，可能会产生正迁移。相反，如果母语中的语音、词汇、语法与第二语言相同部分越少，就越不利于母语迁移，可能会产生负迁移。

3）船舶航行条件造成的危险性

船舶航行中的海上事故，例如恶劣的气象条件和骤变的海上环境迫使船舶摇摆、碰撞、触礁、起火、爆炸，甚至倾覆和沉没等情况下产生的很大的加速度，造成舰船反应堆动力装置的危险是客观存在着的。应该承认，舰船核动力装置的外因事故远比陆上核电站动力装置的外部偶然事故的条件复杂得多，也严重得多。因此，舰船核动力装置的设计比陆上核动力装置的设计，必须有一些更特殊的、更高的安全可靠性方面的要求，以适应船舶处在倾斜、摇摆振动和经受冲击加速度的航行状态下的工作条件。

船舶安全可靠性的最好保证，是装置设计简单。在满足总体性能参数的要求条件下，装置设计愈简单，装置的安全可靠系数就愈大。

2.2 缩小体积和重量

核动力装置的建造成本由装置的建造费（包括组成装置的各个系统及设备的设计、制造、安装费用），核燃料费两项内容组成。核动力装置的建造成本，在该船舶的建造费用中所占的份额很大。在装置设计过程中，注意不断地采用近代科学技术的研究成果，以降低核动力装置的建造成本，具有很重要的意义。随着科学技术的进一步发展，应该在设计工作中争取核动力船舶也能像核电站一样，早日实现高经济指标。

船舶航行要求具有比较自由的机动性能，因此要求动力装置的操纵性能要适应性强、灵活方便和稳定性好。这主要体现在两个方面：首先是主机推进装置的机动性要好，要操纵灵活，包括主机推进装置从停止状态到备航的时间要短，从启动功率到发出全功率的时间要短，以及在运行过程中变换转速、变换转向的时间也要短；第二是反应堆的操纵灵活性，即反应堆要及时适应并满足主机功率的变化性能。不同型式反应堆的自调节特性和稳定性是不同的，但是压水堆却具有较好的自稳定性和较好的负荷跟踪特性。由于核燃料的多普勒效应所起的阻尼作用，和蒸汽发生器在反应堆和汽轮机组之间以其很大的热容量所起的缓冲作用，更进一步增强了压水堆的稳定性。在进行核动力装置设计时，要特别注意发挥压水堆这种好的自调节特性。

与船舶其他动力装置相比，核动力装置的体积要大很多，重量要重很多。核动力装置，仅放射性屏蔽材料的重量就大约占去整个装置重量的三分之一，因此致使其单位功率的重量约为常规动力装置的3～5 倍。核动力装置的舱室体积包括反应堆一回路系统的堆舱和二回路系统设备的主机舱、辅机舱在内，所占全船体积的份额数，个别的竟接近50%。但是，大功率、大吨位的航空母舰用的核动力装置无论是体积比，还是重量比，都将优于附加燃油体积和重量的常规动力装置。

核动力装置的设计要求尽量缩小体积，尽量减少重量，目的在于使船舶节省出更多的吨位和排水量以装载更多的武器和技术设备，或者多装载货物，多载运旅客人员，或者尽量改善和提高航行中的人员居住生活条件和环境。

若以比质量（单位功率的质量）为尺度进行比较时，毫无疑问，除极大吨位的特殊舰船以外，核动力装置的重量和体积是无法与常规动力装置相竞争的。但是，如果能考虑续航力给核动力装置带来的优越性，以单位航程的燃料消耗量作衡量尺度进行比较时，则能充分体现核动力装置的优越性能。由于能源特点不一样，对不同动力源的船舶作定量比较实际上是无意义的。但是，作为船舶动力，无论选取什么样的装置，减小体积，减轻重量总是设计工作中所应追求的共同目标。

2.3 操纵要灵活方便

首先，高等教育师资队伍建设的三个主要方向和目标是提升教师的教学能力、科研能力和服务能力。在这个知识日新月异、信息瞬息万变的时代，教师终身学习，经常“充电”显得尤为重要[15]。学校方面应加强外部支持力度，鼓励年轻教师在职攻读学位、外出甚至到国外高校访问、进修，经常参加学术会议及研讨会，加强对新知识的吸收和对本学科领域研究前沿的掌握[16]。此外，教师应该不断地探索和分析的课程教学特点，探索新的教学手段和教学方法，切实提高学生的学习积极性和学习兴趣。

根据船舶的种类和型式，或根据船舶的特定用途，在船舶总推进功率相同的情况下主机推进装置可以是单轴的，但对轴功率大的装置也可以选取双轴或三轴以上的配置方式。另外，推进装置的传动形式可以采用齿轮机械传动，也可以采用电力传动。电力推进装置虽然经济性较机械传动的汽轮机齿轮减速机组差，其推进装置的体积和重量也要增大，但因其操纵比较灵活方便，又因其噪音较小，并从船舶特殊需要考虑，所以在现有设计的核动力船舶中仍然被普遍地应用着。

随着核动力装置自动化水平的发展和提高，必然使核动力装置操纵更加灵活方便。今后不仅可减少操纵人员的过多体力消耗和减少接近放射性设备的工作时间，而且还能使船舶操纵更为安全可靠。

2.4 维修的简易性

维修工作的简易程度高低，标志着装置维护性能好坏的水平。装置的维护性能和装置的安全可靠性密切相关，两者是互相补充的。例如，在许多情况下，装置可靠性的措施之一是系统的设计和设备的布置应便于进行检查，便于进行维护，且能够避免设备损坏，而—旦损坏了也易于进行修理和更换新件。

核动力装置二回路系统和设备的维护、保养、管理、检修的要求与对其备件及应急设备的要求，应该和常规汽轮机动力装置的要求基本上一样。在船舶服役期间的任何时候，原则上都应允许进行维修工作。

人工智能财务系统虽然高效便捷，能处理完成人类预先设定了标准和流程的工作，但是，财会审计工作不只是客观数据采集度量，也是一门艺术。除了标准化流程之外，还有相当一部分工作是必须基于会计工作者主观上的经验积累和职业直觉判断，这是人工智能无法做到的。

要使核动力装置在运行中维修简单容易，根本还在于简化装置热线图。应尽量减少那些可以取舍掉的设备，例如常规汽轮机动力装置为提高效率，往往习惯于提高给水温度和增加蒸汽回热循环的级数，并为此设置多级高压、低压加热器。核动力装置设计中，尽管沿用了常规蒸汽动力装置的原理热线图，但是考虑简化运行的操作管理，也应尽量简化装置，简化回热方式，减少加热器的级数，即使这样做损失了部分装置的经济性，也还是值得的。

另外，维修简单容易的很重要的保证之一是在装置设计思想中，应尽量少采用发展中的新技术，应该在保证船舶核动力装置实用性能的前提下，尽可能地选用那些已经成熟的完全可靠的技术设备，和那些能很快制造出来且事实证明是行之有效的通用的零部件。

2.5 减少振动和噪音

减少振动和噪音是目前各国船舶核动力装置设计的重要课题，除了船舶螺旋桨之外，动力装置的主机、各类泵等回转设备以及通风系统就成了全船主要的振动和噪音源。作为战斗舰船，噪声大不利于隐蔽。舰船水声呐作用距离已得到了显著提升，毫无疑问，这将极大地增加噪音较大的舰船的行动暴露率。美国“拉斐特”级核潜艇为了降低噪音而配置了低噪音的反应堆载热剂泵，同时在安装所有设备时都加了橡皮减震器，并且在艉轴上采用了隔音联轴节等措施。新型核潜艇“三叉戟”为了减少噪音，动力装置中取消了反应堆载热剂泵，它的压水反应堆采用了自然循环工作。民用客货轮动力装置的噪音过大时，乘客无法很好休息。凡在舰船机舱中较长期工作过的人员，常患有对细微声音缺乏辨别力的职业病，这些问题对于大续航力的核动力装置船舶尤为突出。核动力装置设计工作者必须对这些问题仔细分析研究，并提出妥善的解决措施。

2.6 降低装置投资

在保证核动力装置完全可靠地正常运行的首要前提下，兼顾上述各项主要的设计要求，还必须把降低装置的建造成本，减少装置使用过程中的投资费用也作为设计工作的一项主要追求目标。

与装置可靠性相比较，安全是保证船员生命的生死攸关的大事。为防止事故，为采取安全措施所增添的装置体积和重量是必不可少的。

在病房管理中,病房总的环境要达到要求:让病房顺眼不杂乱,无气味、卧位舒适;让护士站、治疗室、处置间干净;让治疗车、治疗盘在操作前后干净;让工作区宽敞、明亮、用物进库房。我科在病房环境管理方面的心得:切实做好晨晚间护理;用物设施完好、归位;保洁员工作得力;护士长督到检查 。如此为患者提供了安全舒适的就医环境,患者安心配合治疗,保证了护理安全,病人满意度提高,利于早日恢复健康。

降低装置投资还包括怎样保持低运行费用的问题，其中很主要的是设备部件的折旧费或维修费。与常规动力装置相比，核动力装置极大续航力的特点就要求其装置的设备和部件，应设计成具有特别长的寿命，和在这样长的使用期限中间，具有高度的可靠性，以配合反应堆的长寿命进行谐调的工作。实际上，装置的系统和设备无需进行更换和修理而能安全可靠、持久地工作，本身就是一种提高装置投资效果，增加装置经济性的最好说明，实质上这和降低装置投资的作用是一样的。

3 舰船核动力装置的优势与劣势

核动力装置应用于舰船的主要优点是核燃料具有极高的能量。1 kg 裂变物质铀完全分裂所产生的能量，大约相当于2 800 t 优质煤，或相当于2 000 t 燃油充分燃烧所得到的能量。装载少量的核燃料，提供给船舶极大的续航力，对于增加船舶吨位和提高船舶航速来说，其经济上的优越性也是十分重大的。

除了有很长的续航力这个优点以外，由于核反应不是燃烧反应，因此核燃料就不需要氧气，省去了过去不断地要为推进船舶前进的动力装置输送氧气的操作，这对于核动力潜艇来讲，是一个极为可贵的突出优点。装有核动力装置的潜艇，只要能充分保证艇员们在与外界空气完全隔绝的舱室内正常生活的条件，只要在艇员身体健康状况允许的情况下，就可以在水下持续地高速潜航很长的时间。

核动力装置作为船舶推进动力的第三个优点是功率比较大。由于功率大，耗用燃料少，使得核动力装置在核燃料的供应、核燃料的运输和核燃料的装载量等方面，也获得了显著的优势

。

究竟是什么因素的影响和作用造成中西方文化差异的呢？笔者着重从历史社会根源、社会经济以及社会制度等方面进行探讨。

一个地缘文明集合体一般拥有一个或者几个核心国家，而核心国家依靠雄厚的政治、经济与文化能量，把与本国相邻的国家或地区再凝结成一个具有高团体效应的地缘集合体。这些地缘集合体之所以能迅速被凝结在于它们拥有相似的历史与文化基础，并且有着类似的语言、宗教信仰、风俗习惯和价值观等。但是，地缘文明集合体中的文明也会产生融合与互斥，这种融合与互斥的过程就是人类文明发展的基本规律。美国学者亨廷顿（S.P.Huntington）根据这种规律提出了“文明冲突论”的观点，为地缘文明的表现提供了强有力的解释。可以看出，冷战后出现的不同文明形态在世界范围类的相互作用构成了当时世界文明的主要动态情形。

核动力装置的第四个优点是，与常规汽轮机动力装置相比较，其运行特性较为稳定，又易于控制，其负荷调节特性也比较好。尤其是压水堆核动力装置本身固有的那种特殊的负温度效应的自调节特性，能够使反应堆装置较迅速地随着汽轮机进汽阀开度变化而自动跟踪调节。这一特点对于船舶动力装置的操纵机动，以及核动力装置的控制是十分有利的。

4 结论与展望

核能这类新技术在给人们带来利益的同时，也会引起某些危害。船舶吨位愈大，船舶推进功率愈大，核动力装置这一特点也愈突出。所以，总体而言，大功率舰船采用核动力装置更为合适，而潜艇用核动力的优越性更应充分肯定。

综观国内外的核动力装置，主要应用在潜艇、大型军舰或破冰船上，在民用船舶上的应用依然有着较为广阔的空间。

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