军用核能技术及其发展第章-英法核动力装置

军用核能技术及其发展核科学与技术学院（V20091216）2主要内容7.1英国船用核动力装置的发展7.2法国船用核动力装置的发展37.1英国船用核动力装置的发展1955年，英国开始决定建造核潜艇1958年，英国从美国购买了S5W-Ⅱ型压水堆及燃料后，决定在此基础上研究PWR-1压水堆

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罗尔斯·罗伊斯联合有限公司负责设计研制

—维克斯造船工程公司巴罗造船厂负责建造与安装1960年，PWR-1的陆上模式堆DSMP开始建造，于次年建成1987年，PWR-2的陆上模式堆STF-2投入运行4英国核动力潜艇的发展“无畏”号攻击型核潜艇，1963年4月服役“勇士”级攻击型核潜艇，1966年7月服役“快速”级攻击型核潜艇，1973年4月服役“特拉法尔加”级攻击型核潜艇，1983年3月服役“机敏”级攻击型核潜艇，1999年10月开工，预计2008年服役“决心”级弹道导弹核潜艇，1967年10月服役“前卫”级战略核潜艇，1993年服役5长81m，宽9.8m，吃水7.9m排水量：水上3000吨，水下4000吨航速：水上15节，水下28节自持力：可70天水下连续航行编制：88人(其中11名军官)动力装置：1座西屋公司的S5W压水堆，1台齿轮减速汽轮机，单轴推进，轴功率15000马力以美国核潜艇为母型，按照英国对结构强度和流体动力等方面要求研制。“无畏”号攻击型核潜艇6“勇士”级攻击型核潜艇排水量：4000t/4900t参数86.9m，10.1m，8.2m航速：20/28kn(水下)。人员：103人(18名军官)动力装置：1座NR-2型

反应堆；1台汽轮机，16000马力，单轴单螺旋桨第二代攻击性核潜艇，反应堆在美国帮助下设计，该级“征服者”号首次在1982年英国与阿根廷之间的海战中击沉“贝尔格拉诺将军”号巡洋舰。7“快速”（或敏捷级）级攻击型核潜艇“无上”号1969年5月16日订购，1997年完成改装“壮丽”号1970年5月20日订购，1998年完成改装“君权”号1971年11月1日订购，1987年完成改装“刚强”号1973年2月7日订购，1989年完成改装“辉煌”号1976年5月26日订购，1993年完成改装8“快速”级攻击型核潜艇排水量：4000t(轻载)/4400t(标准)/4900t(水下)全长82.9m，艇宽9.8m，吃水8.5m航速：30kn(水下)。人员编制：116人(其中13名军官)动力装置：1座PWR1型反应堆；2台汽轮机，15000马力，单轴，7页螺旋桨；2台涡轮发电机（3.6MW）；1台柴油发电机（1.42MW)；1台速潜电机；1个可收缩的助推器“战斧”潜射型巡航导弹（射程1204km）；潜射“鱼叉”导弹，5具533mm首鱼雷发射管，装载20枚鱼雷英国第三代攻击型核潜艇9“特拉法尔加”级攻击型核潜艇“特拉法尔加”级是英国皇家海军一级新型攻击型核潜艇，是目前英国攻击核潜艇部队的主力。首艇“特拉法尔加”号1979年4月25日开工，1981年7月1日下水，1983年5月27日正式服役。10

“特拉法尔加”级攻击型核潜艇该级艇共建造了7艘，均在维克斯船厂建造S107“特拉法尔加”号（Trafalgar）1983年5月27日服役

S87“汹涌”号（Turbulent）

1984年4月28日服役

S88“不懈”号（Tireless）

1985年10月5日服役

S90“岩湾”号（Torbay）

1987年2月7日服役

S91“锋利”号（Trenchant）

1989年1月14日服役

S92“天才”号（Talent）

1990年5月12日服役

S93“凯旋”号（Triumph）

1991年10月12日服役11“特拉拉法法尔尔加加””级级的的核核动动力力装装置置全长长85.4米，，宽宽9.8米，，水水上上航航行行时时吃吃水水9.5米水上上排排水水量量4740吨，，水水下下排排水水量量5208吨动力力装装置置：：1座RRPWR-II型压压水水堆堆，2台蒸蒸汽汽轮轮机机，，总总功功率率27500马力力，，单单轴轴，，喷射射式式推推进进水下下最最高高航航速速：：32节舰员员编编制制：：97人5具533mm首部部发发射射管管，，可可发发射射鱼鱼雷雷和和导导弹弹潜射射““捕捕鲸鲸叉叉””反反舰舰导导弹弹，，射射程程130公里里；；改改装装后后可可发发射射““战战斧斧””巡巡航航导导弹弹12“机敏敏””级级攻攻击击核核潜潜艇艇“机敏敏”级属属于于第第四四代代核核潜潜艇艇，，总总体体性性能能与与美美国国的的“弗吉吉尼尼亚亚”级、、俄俄罗罗斯斯的的955和885型艇艇相相当当最大大下下潜潜深深度度500米，，噪噪音音为为100分贝贝装备备核核动动力力和和常常规规动动力力首艇艇将将于于2007年6月8日下下水水13排水水量量：：6300t(水面面)，6800t(水下下)艇总总长长96m，艇艇宽宽11.3m，吃吃水水10m航速速：：29节(水下下)人员员编编制制：：100人(其中中军军官官12人)，外外加加12人“机敏敏””级级攻攻击击型型核核潜潜艇艇141997年3月17日，，起起动动建建造造重重点点首首批批3艘艇艇的的合合同同，，首首艇艇于于2006年服服役役。。2002年再再造造2艘以以上上。。3艘艇艇暂暂定定为为““机机敏敏””、、““伏伏击击””和和““机机巧巧””号号，，1999年动动工工建建造造。。该级级艇艇由由““特特拉拉法法尔尔加加””级级艇艇的的设设计计演演变变而而成成，，增增加加了了武武器器载载荷荷，，降降低低了了辐辐射射噪噪音音，，全全艇艇的的各各种种性性能能与与现现代代化化改改装装后后的的““特特拉拉法法尔尔加加””级级类类似似。。水水平平翼翼稍稍长长，，装装有有不不穿穿透透艇艇壳壳的的桅桅杆杆。。在该该级级艇艇的的全全寿寿期期内内无无需需更更换换反反应应堆堆。。“机敏敏””级级攻攻击击型型核核潜潜艇艇15动力力装装置置1座PWR2型反反应应堆堆，，2台蒸蒸汽汽轮轮机机，，单单轴轴，，喷喷水水式式推推进进器器；；2台涡涡轮轮发发电电机机，，2台柴柴油油交交流流发发电电机机；；2台速速潜潜电电机机，，1个可可收收缩缩的的助助推推器器导弹弹“战战斧斧””巡巡航航潜潜射射导导弹弹，，潜潜射射““鱼鱼叉叉””反反舰舰导导弹弹鱼雷雷5或6具533mm鱼雷雷发发射射管管，，用用于于发发射射““战战斧斧””导导弹弹、、潜潜射射““鱼鱼叉叉””反反舰舰导导弹弹和和““旗旗鱼鱼””鱼鱼雷雷“机敏敏””级级攻攻击击型型核核潜潜艇艇16“决决心心””级级弹弹道道导导弹弹核核潜潜艇艇排水水量量：：7600t(轻载载)/8500t(水下下)全长长129.5m，艇艇宽宽10.1m，吃吃水水9.1m航速速：：20/25kn(水下下)。人员员编编制制：：143人(其中中13名军军官官)动力力装装置置：：1座RRPWR-1型反反应应堆堆；；1台汽汽轮轮机机，，16000马力力，，单单轴轴单单螺螺旋旋桨桨16个““北北极极星星””-A3型发发射射筒筒英国国第第一一代代弹弹道道导导弹弹核核潜潜艇艇，，是是由由英英国国皇皇家家海海军军取取代代空空军军担担负负英英国国战战略略威威慑慑任任务务的的产产物物。。17“前卫”级弹道道导弹核潜艇艇水下排水量||航速：15900t||25节全长149.9m，宽12.8m，吃水12m人员编制：135人（其中14名军官，2组船员）动力装置：1座PWR2型反应堆（12年），2台蒸汽轮机，，27500马力，单轴，，喷水式推进进器；2台可收缩式辅辅助推进器；；2台涡轮发电机机（6MW）；2台柴油发电机机（2MW)导弹：16枚“三叉戟戟”Ⅱ(D5)型潜地远程战战略导弹,射程12000km战斗部，8枚分导式热核核弹头鱼雷：4具533mm首鱼雷发射管管18“前卫”级弹道道导弹核潜艇艇1986年4月30日订购了“前前卫”号弹道道导弹核潜艇艇1987年10月6日订购了“胜胜利”号1990年11月13日订购了“警警惕”号1992年7月7日订购了“复复仇”号19保持了S5W反应堆的主要要技术特点，，如采用板型型燃料元件，，高浓铀（铀铀235富集度高达40％），较大的的初始装载量量，使用可燃燃毒物控制后后备反应性等等，堆的功率率大，堆芯寿寿期长（7年），噪声较较低一回路系统压压力14MPa，冷却剂入口口温度265℃，出口温度280℃采用立式自然然循环蒸汽发发生器，产生生2.4MPa、250℃的饱和蒸汽，，经汽水分离离器分离后，，湿度不超过过0.25％PWR-1的一回路系统统20在S5W的基础上减少少了堆舱远距距离控制阀，，减少了二回回路的阀门和和接头的数量量，使系统结结构和设备得得以简化率先采用浮筏筏减振，降噪噪效果好，后后来推广到美美国等其他国国家在核潜艇艇上应用一回路管道采采用的不锈钢钢管材由于性性能较差，后后来在运行中中发生腐蚀裂裂纹，l991年曾因此使4艘弹道导弹核核潜艇全部停停运更换管道道，“快速””号攻击型核核潜艇也因此此提前退役PWR-1的二回路系统统21反应堆热功率率140MW，轴功率3.5万马力，比PWR-1增大40％。堆的尺寸寸和PWR-1型大致相同，，一回路主要要设备及二回回路的部分设设备也采用了了PWR-1上的成熟设备备堆芯采用板状状燃料元件，，铀235富集度高达70％目前采用的G型堆芯工作寿寿期为10年，正在研究究的H型堆芯工作寿寿期为25年，可实现与与艇同寿命，，在服役期内内可不用更换换核燃料与PWR-1型相比，还简简化系统设备备，提高了安安全可靠性PWR-2型反应堆227.2法国船用核动动力装置的发发展1954年，法国海军尝试试建造核动力力攻击潜艇，，并于1956年开工建造第第一艘。由于于美、法两国国的政治冲突突，美国拒绝绝向法国供给给浓缩铀，迫迫使法国自行行研制使用天天然铀的重水水反应堆，然然而这种反应应堆对计划中中的潜艇而言言太重又过于于庞大，因此此整个计划不不得不中止1960年，开始建造PAT陆上模式堆PAT型为分散式布布置反应堆，，轴功率1.6万马力装备5艘“可畏”级级、1艘“不屈”级级弹道导弹核核潜艇，每艘艘1座237.2法国船用核动动力装置的发发展（续）1971年，在卡达拉希建建造CAP型陆上模式堆堆，于1975年11月达到临界，，12月达到满功率率1983年，由CAP堆改进而来的的CAS-48一体化压水堆堆装备“红宝宝石”号攻击击型核潜艇1981年，在CAS-45的基础上，开开始研制K-15型自然循环一一体化压水堆堆，以满足第第三代战略核核潜艇“凯旋旋”级和“戴戴高乐”号核核动力航母的的动力需求247.2法国船船用核核动力力装置置的发发展（（续））257.2法国船船用核核动力力装置置的发发展“可畏畏”级级弹道道导弹弹核潜潜艇“凯旋旋”级级弹道道导弹弹核潜潜艇“红宝石石”级级攻击击型核核潜艇艇“梭子子鱼””级攻攻击性性核潜潜艇26“可畏””级弹弹道导导弹核核潜艇艇1964年，开开始建建造第第一级级核潜潜艇““可畏畏”级级1967年3月，首首艇““可畏畏”号号于下下水，，1971年服役役。接接着4艘姊妹妹舰““可惧惧”号号、““雷霆霆”号号、““不屈屈”号号、““霹雳雳”号号陆续续动工工，其其中最最后一一艘于于1974年下水水第六艘艘““不挠挠”号号以““可畏畏”号号为基基础，，将主主机及及电子子系统统略加加改进进，并并搭载载M4弹道导导弹以以取代代原先先的M20“可畏””级首首制艇艇“可可畏””号于于1991年退役役后，，此级级艇改改称““不屈屈”级级27“不屈（（可畏畏）””级弹弹道导导弹核核潜艇艇28“可畏””级的的特点点艇长125米，宽宽10.6米，吃吃水10米排水量量：水水上7500吨，水水下9000吨动力装装置：：1座压水水堆，，单轴轴15000轴马力力，传动方方式电电力推推进航速：：水面面航速速20节，水水下航航速25节最大潜潜深300米，工工作深深度200米武器装装备：：4具533毫米鱼鱼雷发发射管管，可可携带带18枚鱼雷雷。M1潜射弹弹道导导弹（（射程程2091公里））或M20（射程程3974公里））或M4（射程程6114公里））29法国““凯旋旋”级级战略略导弹弹核潜潜艇凯旋级级战略略核潜潜艇是是法国国最新新一级级的战战略导导弹核核潜艇艇，首首舰1997年进入入现役役30“凯旋””级战战略导导弹核核潜艇艇[水下]排水量量||最大航航速：：14335吨||25节全长×全宽||吃水：：138米×12.5米||12.5米噪音量量||最大潜潜深：：110分贝||500米编制：：110人主机：：1座K-15型一体体化压压水堆堆，功功率150兆瓦，，自自然循循环能能力达达到30%武备：：16枚M45潜射弹弹道导导弹，，射程程大于于6000千米声纳系统统：DMUX80,DUXX5,DSUV62拖曳基阵阵“可畏号号”2008年3月21日下水31“红宝石””级核潜潜艇的发发展“红宝石””级潜艇艇是世界界上最小小的核动动力潜艇艇“红宝石石”号（（S601）于1983年2月服役，，后续三三艘“宝宝石”号号、“卡卡萨布兰兰加”号号及“翡翡翠”号号则于1988年就役。。该级另外外4艘“紫水水晶”号号、“珍珍珠”号号、“绿绿松石””号、““钻石””号的基基本设计计略有修修改，以以获得更更佳的水水中静音音性，内内部设备备则包含含攻击及及电力系系统的改改良等较早完工工的数艘艘将进行行改装，，改装工工程在1995年完成32“红宝石””级攻击击型核潜潜艇装备了由由CAP堆改进而而来的CAS-48堆，是世世界上第第一艘采采用一体体化反应应堆的核核潜艇33“红宝石””级攻击击型核潜潜艇排水量：：水上2385吨，水下下2670吨全长72.1米，全宽宽7.6米，吃水水6.4米武器装备备：533毫米鱼雷雷发射管管4具SNN39飞鱼反舰舰导弹、、ECANLSMod3及ECANF17Mod2鱼雷动力装置置：一座座CAS-48一体化压压水堆，，一台推推进电机机（9500轴马力））航速：水水下25节34CAP反应堆主泵控制棒驱驱动机构构堆芯控制棒35CAP反应堆36CAP反应堆37一回路系系统包括括一台蒸蒸汽发生生器、2台主泵和和一台稳稳压器，，主泵直直接连在在压力容容器上，，稳压器器单独布布置堆芯采用用富集度度为20%的UO2板状燃料料元件，，Zr-4合金作包包壳，换换料周期期达25年，与艇艇同寿命命单堆热功功率48MW一回路压压力12.5MPa，冷却剂剂平均温温度240℃℃蒸汽发生生器置于于反应堆堆上部，，传热管管材料为为镍基合合金，新新蒸汽压压力为2.3MPaCAS-48的一回路路系统38二回路系系统采用用两台汽汽轮机，，分别驱驱动1台大功率率交流发发电机和和1台小功率率交流发发电机大功率交交流发电电机产生生的电力力供应潜潜艇推进进电机小功率交交流发电电机产生生的电力力供应辅辅助系统统用电采用电力力推进方方式，不不再需要要减速齿齿轮二回路设设备广泛泛采用减减震浮筏筏等措施施，有效效降低了了动力装装置整体体的噪声声水平CAS-48的二回路路系统39一体化布布置省去去了连接接管道和和阀门，，结构紧紧凑，重重量轻，，但是一回路系系统主要要设备的的检修、、维护非非常困难难二回路工工质非常常接近堆堆芯，容容易被活活化CAS-48的缺点40“梭子鱼””级核潜潜艇2012年-2022年由6艘“梭子子鱼”级级代替““红宝石石”级攻攻击性核核潜艇采用泵喷喷推进，，可减少少潜艇航航行产生生的空泡泡噪音，，其水下下噪音仅仅110分贝，接接近美国国洛杉矶矶级核潜潜艇在流体力力学方面面，艇体体融合鲸鲸体和水水滴构造造，使流流线型达达到最佳佳发动机和和循环泵泵、所有有管路和和电缆都都用由弹弹性元件件制成的的减震衬衬套包住住使用150MW的K-15压水反应应堆，41500马力电力力驱动推推进系统统412009年02月17日,英法核潜潜艇相撞撞42标准/满载排水水量：