再探气冷堆上舰的可能性

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 13:45:16
  现在说气冷堆不能上舰的理由比较一致的是其功率密度太低,若果如此,就是其先天性的缺陷,上舰基本就没指望了。但回顾对潜艇专家张金麟的一篇老访文,发现其实并非如此。现把该文的有关内容引述如下:

气冷反应堆 气冷堆是用气体作为载热剂的反应堆,一般使用的载热剂有He、N2、CO2。因为这几种气体制取很容易,且化学性质稳定。其中He的载热效率较高,它不吸收中子,无感生放射性,不与结构材料发生化学反应,传热性能良好。此外,它还有较高的转换比和较深的燃耗。

    气冷堆推进装置的循环系统有两种形式:单回路循环系统和双回路循环系统。在单回路循环系统中,封闭的He回路作为一回路,蒸汽回路作为二回路。

    比如,一个功率为24.3MW的船用单回路He冷却反应堆燃气轮机推进装置,它是由一个He冷却高温反应堆和一台双轴燃气轮机组成。高压燃气轮机作为压气机的动力,低压燃气轮机作为推进燃气轮机。

    He在反应堆被加热到850℃、60大气压进入高压燃气轮机作功,由低压燃气轮机排出的He温度为500℃,压力为20大气压。排出的He经三级压缩和冷却后进入热交换器,预热到445℃再次进入反应堆加热完成循环。气冷反应堆推进装置发出的轴功率可为3.3万马力,效率可达37%。

    由于高温气冷堆有较好的中子经济性、裂变燃料转换比高、燃耗深度大,功率高、运行稳定、安全性好,比容积和比重量都较小,因此曾被认为是可替代压水堆的推进装置。

    吴锴:那么气冷堆为什么还没有取代压水堆呢?

    张金麟:从技术发展的角度看,气冷堆与压水堆几乎是同时起步的。但压水堆最早应用到舰船上,并不断的发展使之越来越成熟,人们就有了一种先入为主的概念,这是其一。其二,气冷堆的技术比压水堆还是要复杂些。气体在循环过程中的载热、冷却等温度要比压水堆中的水高许多,因此,氦气系统和设备所用的材料要求在高温下具有良好的耐热性,而且其连接处还要求具有良好的密封性,这在工程上都是较难解决的复杂难题。另外,燃料元件的制造、氦气的热工、流动以及热物理结构等方面的技术,尚需要一系列的台架试验和陆上试验堆的考核。在这些工程问题尚未得到解决之前,目前气冷堆还不能取代压水堆。


    从上文中明显可以看出,气冷堆的功率密度是很高的,本身并没有不可上舰的先天性缺陷。现在不能上舰只是工程上的问题。要知道该文是发表于十余年前了,目前的情况如何了?不得而知。


@sk113s :你不是说闭式循环燃气轮机是伪科学吗?但此文中提到的动力显然就是闭式循环燃气轮机。
           王爷,你怎么看?  现在说气冷堆不能上舰的理由比较一致的是其功率密度太低,若果如此,就是其先天性的缺陷,上舰基本就没指望了。但回顾对潜艇专家张金麟的一篇老访文,发现其实并非如此。现把该文的有关内容引述如下:

气冷反应堆 气冷堆是用气体作为载热剂的反应堆,一般使用的载热剂有He、N2、CO2。因为这几种气体制取很容易,且化学性质稳定。其中He的载热效率较高,它不吸收中子,无感生放射性,不与结构材料发生化学反应,传热性能良好。此外,它还有较高的转换比和较深的燃耗。

    气冷堆推进装置的循环系统有两种形式:单回路循环系统和双回路循环系统。在单回路循环系统中,封闭的He回路作为一回路,蒸汽回路作为二回路。

    比如,一个功率为24.3MW的船用单回路He冷却反应堆燃气轮机推进装置,它是由一个He冷却高温反应堆和一台双轴燃气轮机组成。高压燃气轮机作为压气机的动力,低压燃气轮机作为推进燃气轮机。

    He在反应堆被加热到850℃、60大气压进入高压燃气轮机作功,由低压燃气轮机排出的He温度为500℃,压力为20大气压。排出的He经三级压缩和冷却后进入热交换器,预热到445℃再次进入反应堆加热完成循环。气冷反应堆推进装置发出的轴功率可为3.3万马力,效率可达37%。

    由于高温气冷堆有较好的中子经济性、裂变燃料转换比高、燃耗深度大,功率高、运行稳定、安全性好,比容积和比重量都较小,因此曾被认为是可替代压水堆的推进装置。

    吴锴:那么气冷堆为什么还没有取代压水堆呢?

    张金麟:从技术发展的角度看,气冷堆与压水堆几乎是同时起步的。但压水堆最早应用到舰船上,并不断的发展使之越来越成熟,人们就有了一种先入为主的概念,这是其一。其二,气冷堆的技术比压水堆还是要复杂些。气体在循环过程中的载热、冷却等温度要比压水堆中的水高许多,因此,氦气系统和设备所用的材料要求在高温下具有良好的耐热性,而且其连接处还要求具有良好的密封性,这在工程上都是较难解决的复杂难题。另外,燃料元件的制造、氦气的热工、流动以及热物理结构等方面的技术,尚需要一系列的台架试验和陆上试验堆的考核。在这些工程问题尚未得到解决之前,目前气冷堆还不能取代压水堆。


    从上文中明显可以看出,气冷堆的功率密度是很高的,本身并没有不可上舰的先天性缺陷。现在不能上舰只是工程上的问题。要知道该文是发表于十余年前了,目前的情况如何了?不得而知。


@sk113s :你不是说闭式循环燃气轮机是伪科学吗?但此文中提到的动力显然就是闭式循环燃气轮机。
           王爷,你怎么看?
氦气不算燃气,所以,这篇所谓的“论文”,就是伪科学。。。。。。。



sk113s 发表于 2015-7-10 17:01
氦气不算燃气,所以,这篇所谓的“论文”,就是伪科学。。。。。。。
你是说张金麟的这篇文章是伪科学?
lordltm 发表于 2015-7-10 17:07
你是说张金麟的这篇文章是伪科学?
一片文章都敢名目张胆的说氦气介质的汽轮机是燃气轮机,你还敢信????


氦气是单质,怎么可能是化学反应后的燃气???


明显不科学。。。。。。



lordltm 发表于 2015-7-10 17:07
你是说张金麟的这篇文章是伪科学?
这年头,冒充专家名头的“伪论文”太多了。。。。。千万注意。。。。。。



嗯,有人似乎贴过
(http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... &fromuid=839462):
sk113s 发表于 2015-7-10 17:10
一片文章都敢名目张胆的说氦气介质的汽轮机是燃气轮机,你还敢信????
那也许是借用燃汽轮机的名称而已。但这个发动机的工作原理和燃气轮机应该是一样的,这点不会错吧?
sk113s 发表于 2015-7-10 17:11
这年头,冒充专家名头的“伪论文”太多了。。。。。千万注意。。。。。。
这恐怕不是伪专家吧?这是03年还是04年《兵器知识》上登的文章,这个张金麟也应该是有名的专家吧。
lordltm 发表于 2015-7-10 17:12
那也许是借用燃汽轮机的名称而已。但这个发动机的工作原理和燃气轮机应该是一样的,这点不会错吧?
完全不一样,燃气轮机原理与蒸汽轮机、闭式循环汽轮机,这三种热机的原理并不相同。。。。



sk113s 发表于 2015-7-10 17:01
氦气不算燃气,所以,这篇所谓的“论文”,就是伪科学。。。。。。。
燃气轮机一定要烧可燃气体?850℃60大气压的高温高压氦气就不能进入燃气轮机中做功?
sk113s 发表于 2015-7-10 17:14
完全不一样,燃气轮机原理与蒸汽轮机、闭式循环汽轮机,这三种热机的原理并不相同。。。。
那你说这个气冷堆的发动机应该叫什么?
lordltm 发表于 2015-7-10 17:17
那你说这个气冷堆的发动机应该叫什么?
核动力闭式循环汽轮机/核热源闭式循环汽轮机。。。。。。这个称呼比较科学。。。。

其实本质就是高压气冷堆+闭式循环汽轮机。。。。。。


sk113s 发表于 2015-7-10 17:22
核动力闭式循环汽轮机/核热源闭式循环汽轮机。。。。。。这个称呼比较科学。。。。

其实本质就是高压 ...


哦,原来如此。
那这个发动机比压水堆的蒸汽轮机强多了吧?
sk113s 发表于 2015-7-10 17:22
核动力闭式循环汽轮机/核热源闭式循环汽轮机。。。。。。这个称呼比较科学。。。。

其实本质就是高压 ...


哦,原来如此。
那这个发动机比压水堆的蒸汽轮机强多了吧?
lordltm 发表于 2015-7-10 17:14
这恐怕不是伪专家吧?这是03年还是04年《兵器知识》上登的文章,这个张金麟也应该是有名的专家吧。
不要以为杂志的编辑一定各个都专业。。。。。。。。。


不要迷信任何专家。。。。。。。


钱公还论述过 《海水灌溉农作物》 与 《亩产万斤》。。。请原谅,钱公是我最尊敬的前辈!!!


即使圣人偶尔出点小错,也不碍事,圣人仍然是圣人。但过于迷信圣人,大可不必。。


《人0民0日0报》还登过水变油呢。。。。。。


lordltm 发表于 2015-7-10 17:24
哦,原来如此。
那这个发动机比压水堆的蒸汽轮机强多了吧?
水的比热容大,氦气的流动性好。。。。。


只要设计的的当,应该都能做出不错的堆,


但是,我还是更相信压水堆,
sk113s 发表于 2015-7-10 17:30
水的比热容大,氦气的流动性好。。。。。
王爷也不要太守旧了,要乐于接受新事物嘛。
我总怀疑当年盛传气冷堆上潜艇不会是完全的空穴来风。经过了这十几年的发展,气冷堆应该有些眉目了吧。上潜艇不容易,因毕竟其空间太局促。但上航妈应该好办些,航妈的空间宽敞多了,工程问题也应该好解决些。
lordltm 发表于 2015-7-10 17:35
王爷也不要太守旧了,要乐于接受新事物嘛。
我总怀疑当年盛传气冷堆上潜艇不会是完全的空穴来风。经过了 ...
我并不太守旧啊,你看我对二代综合全电动力系统的支持就知道,我是赞同真正实用的先进技术的。。。

但是,我并不赞同那些旁门左道的技术,比如几十年前的俄国液态金属堆。。。。。。。。。

就因为这个,就得给我扣一个“太守旧”的帽子吗?那好吧,我先带着吧。。。。。


你的理解,压水堆技术成熟,一回路吸热介质泄露的发现和管控手段更多。总是更靠谱的吧。

sk113s 发表于 2015-7-10 17:59
我并不太守旧啊,你看我对二代综合全电动力系统的支持就知道,我是赞同真正实用的先进技术的。。。

但 ...
用蒸汽轮机最让人不爽的是要吸海水冷却,这等于是个软肋。这个闭式循环气轮机应该没这个问题吧?起码这点就是个进步。
lordltm 发表于 2015-7-10 18:03
用蒸汽轮机最让人不爽的是要吸海水冷却,这等于是个软肋。这个闭式循环气轮机应该没这个问题吧?起码这点 ...
额。。。。。。闭式循环汽轮机的乏汽也是要冷却的。。。。。。。。。



sk113s 发表于 2015-7-10 18:05
额。。。。。。闭式循环汽轮机的乏汽也是要冷却的。。。。。。。。。
但这个冷却不会用海水了吧?
lordltm 发表于 2015-7-10 18:11
但这个冷却不会用海水了吧?
你想用什么冷却吧?


sk113s 发表于 2015-7-10 18:17
你想用什么冷却吧?
不就是压缩吗?

sk113s 发表于 2015-7-10 17:10
一片文章都敢名目张胆的说氦气介质的汽轮机是燃气轮机,你还敢信????




注:小便又在笔误了吧
sk113s 发表于 2015-7-10 17:10
一片文章都敢名目张胆的说氦气介质的汽轮机是燃气轮机,你还敢信????




注:小便又在笔误了吧
有些人真敢说啊
hecz 发表于 2015-7-15 22:22
注:小便又在笔误了吧
有可能。。。。。。。现在的杂志编辑,素质参差不齐。。。。。。。

唉,一切都好,唯有体积太大,因此难以上舰!
第四代反应堆中 能量密度高,能上舰艇的是 俄国人的 铅冷快堆。
这个已经在 俄国人的 核潜艇上实现了。

高温气冷堆 是 商业发电堆
sk113s 发表于 2015-7-10 17:30
水的比热容大,氦气的流动性好。。。。。
毛毛熊还喜欢用金属钠
lordltm 发表于 2015-7-10 18:18
不就是压缩吗?
现在冷却就只有几种模式,要不冷却塔,要不河水或海水。高卢鸡倒是有个喷水抽风的奇葩蒸发模式。但基本没其他冷却方式了
lordltm 发表于 2015-7-10 17:12
那也许是借用燃汽轮机的名称而已。但这个发动机的工作原理和燃气轮机应该是一样的,这点不会错吧?
汽轮机和燃气轮机完全不同的两个东西,工作原理完全不同,不可以借用的。
pafupafu 发表于 2015-7-16 01:36
毛毛熊还喜欢用金属钠
液态金属堆是旁门左道。。。。。。。。。。。。。。。。。


pafupafu 发表于 2015-7-16 01:36
毛毛熊还喜欢用金属钠
科普过无数遍:
不是钠;
是铅铋合金。
一笑方圆 发表于 2015-7-16 01:07
第四代反应堆中 能量密度高,能上舰艇的是 俄国人的 铅冷快堆。
这个已经在 俄国人的 核潜艇上实现了。

...
这铅冷快堆貌似头回听说,是苏联时期搞的,还是现在的大毛搞的?它与液态金属堆有何不同?
sk113s 发表于 2015-7-10 17:01
氦气不算燃气,所以,这篇所谓的“论文”,就是伪科学。。。。。。。
人家哪里告诉你,氦气算燃气了?进了燃气轮机就是燃气了?那人钻进去也算燃气了?
sk113s 发表于 2015-7-16 09:28
液态金属堆是旁门左道。。。。。。。。。。。。。。。。。
第四代裂变堆技术,很多都是毛子玩剩下的。
现在毛子玩了那么多堆型,而专门选择了 铅冷快堆 并对其进行了巨大的投入,且取得了很好的成绩。
这也是 旁门左道?
中国的高温气冷堆技术还是毛子传授的呢。
lordltm 发表于 2015-7-16 09:32
这铅冷快堆貌似头回听说,是苏联时期搞的,还是现在的大毛搞的?它与液态金属堆有何不同?
苏联沉没的那艘潜艇 “共青团员”号 就算 铅冷快堆。该反应堆可以推动共青团员号以39节以上的速度航行。

而 基洛夫3号舰艇 的改进采购清单中,也包含 这一类型 反应堆。

基洛夫3号舰 估计是毛子 新一代的 铅冷快堆 实验船。
lordltm 发表于 2015-7-10 17:14
这恐怕不是伪专家吧?这是03年还是04年《兵器知识》上登的文章,这个张金麟也应该是有名的专家吧。
03,04年连个商用的高温气冷堆都没有,专家也只是从理论上畅想一下
这套系统在工业上如何实现“老专家”想清楚了吗
TlJdMxFc 发表于 2015-7-16 09:32
科普过无数遍:
不是钠;
是铅铋合金。
俄国人确实喜欢金属钠
BN350和BN600都是钠冷快堆
BN600在1980年开始发电一直运行到1997年,钠泄露27次但是都没有失控变成灾难,“俄国人积累了大量对付钠泄露处理经验”。它提供的过热蒸汽有505℃,效率很高。号称发电成本“低于当地燃烧化石燃料的发电厂”。俄国人正在建造更大的BN800。
铅铋合金的堆出了潜艇上那种,还有布列斯特300。
金属冷却剂可以提供温度很高的蒸汽,大大提高效率
一笑方圆 发表于 2015-7-16 23:33
第四代裂变堆技术,很多都是毛子玩剩下的。
现在毛子玩了那么多堆型,而专门选择了 铅冷快堆 并对其进行 ...
以现代技术水平来看,压水堆是最合适的。

水作为介质,比热容大,腐蚀性极低,流动性好。缺点仅仅是密度低,沸点低;而压水堆可以有效的靠一回路加压,来提高沸点。

所以,综合来看,压水堆是靠谱的。

一笑方圆 发表于 2015-7-16 23:35
苏联沉没的那艘潜艇 “共青团员”号 就算 铅冷快堆。该反应堆可以推动共青团员号以39节以上的速度航行。
...
既然共青团号都沉没了,应该说明这铅冷快堆不可行吧?我记得其沉没的原因就是堆出了事故。