、[定義]：裝置以原子核的裂變所產(chǎn)生的巨大能量通過工質(zhì)（蒸汽或燃氣）推動汽輪機或燃氣輪機工作的一種裝置。其工作原理是：核反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)化為熱能，再利用冷卻劑將熱能輸出堆芯，冷卻劑攜帶的熱量通過蒸汽發(fā)生器傳遞給二回路工質(zhì)，工質(zhì)受熱形成蒸汽，蒸汽進入透平作功，帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動。艦艇核動力裝置技術(shù)是指在艦艇核動力裝置的建造、使用中所應(yīng)用的技術(shù)。[國外概況]自1954年第一艘核動力潛艇問世以來，核動力裝置技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。目前，除核潛艇外，現(xiàn)役的核動力艦艇還有巡洋艦、驅(qū)逐艦和航空母艦，這些核動力艦艇主要集中在美國和俄羅斯。一、艦艇核動力裝置的優(yōu)點1、核動力裝置使核潛艇能在水下長期連續(xù)航行。核動力裝置以核能為能源，核裂變時不需要空氣，因此核潛艇能在水下長期連續(xù)航行，其隱蔽性遠遠超過常規(guī)動力潛艇。2、續(xù)航力不受限制。核反應(yīng)堆一次裝料，可運行幾年甚至幾十年，如美國正在建造的"弗吉尼亞"級潛艇上使用的S9G反應(yīng)堆，其壽命可達33年。從而使核潛艇具有"無限"的續(xù)航力。3、大功率。現(xiàn)在已運行的艦艇動力反應(yīng)堆，單堆功率在30~300兆瓦（MW）之間，有的核動力艦艇（如航空母艦）裝有多個反應(yīng)堆，強大的動力使得這些龐然大物能以20~50節(jié)的高航速航行。二、國外艦艇核動力裝置的應(yīng)用概況目前，國外有美國、俄羅斯、英國和法國擁有了核動力潛艇，美國和法國擁有核動力航母，美國和俄羅斯擁有核動力巡洋艦。表一給出了國外艦艇核動力裝置的數(shù)量。1、美國核動力裝置的情況美國的艦艇核動力，基本上是在西屋公司和通用電氣公司兩大企業(yè)之間的競爭中發(fā)展的。西屋公司設(shè)計和建造的是SW系列，包括一座陸上模式堆S1W，及S2W、S3W、S4W、S5W、S5Wa、S5W-Ⅱ、S6W等裝艇堆。通用電氣公司設(shè)計和建造的是SG系列，包括S1G、S3G（雙堆）、S5G、S7G、S8G六座陸上模式堆和S2G、S4G、S5G、S6G、S8G、S9G等裝艇堆。由燃燒公司設(shè)計和建造的是SC系列，只建造了一座陸上模式堆S1C和一座裝艇堆S2C。所有反應(yīng)堆中，除S1G和S2G以外，都是壓水堆。美國艦艇核反應(yīng)堆，無論是SW系列還是SG系列都采用板狀燃料元件。2、俄羅斯/前蘇聯(lián)艦艇核反應(yīng)堆的發(fā)展。俄羅斯/前蘇聯(lián)艦艇核反應(yīng)堆的發(fā)展按時間大致可分為四代。第一代為50年代至60年代中期，研制船用壓水堆核動力裝置，建造了BM-A型陸上模式堆，反應(yīng)堆為雙流程，熱功率為75MW，軸功率1.75萬馬力，采用盤管式管外直流蒸汽發(fā)生器，主要裝備于H級和E-Ⅰ級彈道導(dǎo)彈核潛艇、E-Ⅱ級飛航導(dǎo)彈核潛艇、N級攻擊型核潛艇。同時研制的液態(tài)金屬冷卻劑（鉛-鉍合金）快中子反應(yīng)堆也建造了PM-1型陸上模式堆，熱功率為74MW，軸功率為1.75萬馬力，裝備于"阿爾法"級攻擊型核潛艇。第一代核動力裝置的壓水堆和液態(tài)金屬冷卻堆分別建造了陸上模式堆。第二代核動力裝置為60年代至70年代末研制，為緊湊式分散布置，熱功率為177MW，軸功率4萬馬力，反應(yīng)堆改為單流程，簡化了堆內(nèi)結(jié)構(gòu)，采用了螺旋管式管內(nèi)直流蒸汽發(fā)生器。主要裝備于Y級和D級彈道導(dǎo)彈核潛艇、C級飛航導(dǎo)彈核潛艇、V級攻擊型核潛艇。第三代核動力裝置為80年代初至90年代末期研制，是第二代的改進完善，初步實現(xiàn)了通用化、模塊化設(shè)計，增加了可靠性和可維修性。反應(yīng)堆仍為緊湊布置，熱功率為177~190MW，軸功率為4~4.5萬馬力，采用了列管式直流蒸汽發(fā)生器。主要裝備于臺風(fēng)級彈道導(dǎo)彈核潛艇、奧斯卡級飛航導(dǎo)彈核潛艇、S級和"阿庫拉"級攻擊型核潛艇。在此期間，前蘇聯(lián)還研制了水面艦艇用的壓水堆，功率為300MW，裝備于"基洛夫"級核動力巡洋艦上。90年代至下世紀(jì)初研制、建造的"北德文斯克"級攻擊型核潛艇上使用的反應(yīng)堆仍為緊湊布置壓水堆，采用了直管式高效直流蒸汽發(fā)生器。是第四代反應(yīng)堆，結(jié)構(gòu)與第三代基本相同，但安靜性有了飛躍性改進?？偟膩碚f前蘇聯(lián)的艦用核反應(yīng)堆基本上都采用了壓水堆。根據(jù)裝艇技術(shù)要求不同，裝置稍有差異。3、英國艦艇核動力裝置的發(fā)展英國于1958年在購買的美國S5W潛艇壓水堆的基礎(chǔ)上，設(shè)計建造了陸上模式堆PWR-1。通過PWR-1模式堆，成功地研制了A、B、Z三種型號的堆芯，分別裝備于"勇士"級、"快速"級和"特拉法爾加"級攻擊型核潛艇和"決心"級彈道導(dǎo)彈核潛艇。（2）采用活筏式整體減振裝置。（3）采用合理的隔聲減振和吸聲結(jié)構(gòu)。（4）降低管路產(chǎn)生的噪聲。（5）降低齒輪噪聲。5、二回路采用雙機單缸。雙機單缸是指二回路系統(tǒng)推進主汽輪機由兩臺獨立的單缸汽輪機并聯(lián)所組成，配有兩臺主冷凝器等輔助設(shè)備，兩臺汽輪機可并聯(lián)運行，也可單獨運行，簡稱為雙機方案。二回路采用雙機方案的優(yōu)點是：（1）提高二回路系統(tǒng)的生命力。兩臺汽輪機并聯(lián)或獨立運行，一臺出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍能運轉(zhuǎn)。（2）簡化二回路系統(tǒng)、設(shè)備。雙機方案中配有兩臺主冷凝器，在設(shè)計上可以將兩臺發(fā)電汽輪機的排汽分別排入兩臺主冷凝器內(nèi)，可取消單機雙缸方案中的兩臺發(fā)電輔冷凝器、輔凝水泵、輔抽汽器等設(shè)備和管系，簡化二回路系統(tǒng)，有利于艦艇的操作和管理。（3）提高二回路的機動性。兩臺汽輪機可并聯(lián)運行，也可單獨運行，對于調(diào)節(jié)艇的航速非常有利。[影響]核動力裝置在艦艇上的應(yīng)用，大大提高了艦艇的續(xù)航力等作戰(zhàn)性能，隨著核動力技術(shù)的發(fā)展，核動力艦艇的性能將進一步提高。[技術(shù)難點]核動力裝置的安全性有待提高，各國核潛艇已發(fā)生過136起嚴(yán)重事故，其中13起沉沒事故；反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力尚不夠理想等。一、美國S6W壓水堆裝置(一)研制背景與計劃'1.型號的產(chǎn)生美海軍從20世紀(jì)70年代末期開始發(fā)展"海狼"級攻擊型核潛艇，是為了替換"洛杉磯"級攻擊型核潛艇，在21世紀(jì)初期使用，故首艇代號為SSN-21。"海狼"級核潛艇的使命，主要是為了和當(dāng)時前蘇聯(lián)核潛艇在北極冰下抗衡。因此，艇的噸位大至9137t，航速高。39h，機動能力強，適于在北極冰下作戰(zhàn)，對裝艇反應(yīng)堆提出了十分苛刻的要求。在核動力裝置選型中，備選方案有兩個：①S6W壓水堆，是由威斯汀豪斯電氣公司在S5W標(biāo)準(zhǔn)型壓水堆和大型核動力巡洋艦用D2W反應(yīng)堆基礎(chǔ)上研制的新型堆。②S7G自然循環(huán)壓水堆，是由通用電氣公司在S6G自然循環(huán)壓水堆基礎(chǔ)上研制的一體化自然循環(huán)壓水堆。最終，SSN-21"海狼"級攻擊型核潛艇選擇了S6W壓水堆裝置。2。研制計劃美海軍于1968年在里科弗領(lǐng)導(dǎo)下開始發(fā)展21世紀(jì)使用的潛艇堆。該型裝置的研制目標(biāo)是：，①提高聲隱蔽性，大幅度降低噪聲；②提高堆功率，以滿足艇提高戰(zhàn)斗力，裝備大量武器裝備，提高航速的要求；③適于在北極冰下航行；④滿足較大下潛深度的要求。美海軍于1986年正式確定"先進反應(yīng)堆設(shè)備和系統(tǒng)發(fā)展計劃"(PE-0603570N)，明確制定了S6W核推進計劃(S1914)，用于推進SSN-21"海狼"級攻擊型核潛艇。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，發(fā)展了新型泵、儀表和控制設(shè)備、閥門、傳熱設(shè)備、屏蔽等，還制做了反應(yīng)堆裝置的1：1模型，以確定系統(tǒng)最佳布置方案。在研制蒸汽發(fā)生器的過程中，采用了新型設(shè)計，高強度材料，以及遙控檢查系統(tǒng)，包括采用微機和圖像顯示系統(tǒng)。S6W壓水堆裝置于1997年7月，隨著"海狼"號核潛艇服役正式投入運行。3.使命任務(wù)與裝艇情況S6W壓水堆裝置的使命是裝備SSN-21"海狼"級攻擊型核潛艇。該級艇決定建造3艘，前兩艘已經(jīng)服役，第三艘將于2005年12月服役。(二)系統(tǒng)組成S6W壓水堆裝置按美海軍標(biāo)準(zhǔn)的壓水堆裝置熱線圖設(shè)計。該裝置設(shè)有一臺反應(yīng)堆，兩條一回路冷卻劑支回路，每條支回路中有一臺蒸汽發(fā)生器和一臺冷卻劑主循環(huán)泵。一臺穩(wěn)壓器與反應(yīng)堆相連。二回路系統(tǒng)也有兩條支回路，每條支回路中有一臺蒸汽輪機和一臺凝汽器。采用單軸，泵噴射推進。S6W反應(yīng)堆采用钚基新燃料，熱功率為250MW，功率密度為70MW／m3，可提供軸功率44.1MW(60000hp)。一回路系統(tǒng)壓力為16MPa，冷卻劑的平均溫度為290~C。堆芯可滿功率運行13000h，換料周期為30年。蒸汽發(fā)生器為自然循環(huán)式，一回路冷卻劑流經(jīng)蒸汽發(fā)生器的U型管內(nèi)，二回路工質(zhì)流經(jīng)管外，并產(chǎn)生蒸汽。它的主要特點是，在蒸汽發(fā)生器的入口處不必安裝節(jié)流裝置，因而改善了聲學(xué)特性，可減少非生產(chǎn)能量的消耗；可提高蓄能能力；蒸汽壓力和流量的調(diào)節(jié)非常簡單；制造簡單，維修方便。(三)技術(shù)特點分析及述評S6W反應(yīng)堆成功地滿足了設(shè)計要求，成為美海軍"海狼"級攻擊型核潛艇反應(yīng)堆。S6W反應(yīng)堆具有下列特點：?①功率大。S6W反應(yīng)堆熱功率達到250MW，可提供軸功率44.1MW(60000hp)，為單堆功率最大的反應(yīng)堆。②噪聲低。S6W反應(yīng)堆裝置采用浮筏減振，動力裝置與艇體之間不是剛性連接，噪聲不易輻射傳出。艇上設(shè)備采用吊掛防振、抑制噪聲、隔聲減振等措施，使輻射噪聲降低50dB，尤其是使核潛艇低噪聲的航速比過去提高一倍。③安全可靠性好。S6W反應(yīng)堆改善了燃料元件和整個堆芯的結(jié)構(gòu)，在整個堆芯體積內(nèi)均勻釋熱，堆芯采用新的結(jié)構(gòu)材料，因而安全可靠性好。④運行成本低。該裝置采用CAD／CAM計算機輔助設(shè)計、制造，并采用模塊化結(jié)構(gòu)，加工質(zhì)量較高，設(shè)備布置合理，艇內(nèi)工作方便，運行成本較低。在S6W反應(yīng)堆制造成本比S6G反應(yīng)堆提高一倍的情況下，運行成本僅提高14％。二、美國S8G壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生美海軍從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展"俄亥俄"級"三叉戟"彈道導(dǎo)彈核潛艇，于1971年正式批準(zhǔn)"三叉戟"計劃。該型潛艇裝備24枚"三叉戟"彈道導(dǎo)彈，艇的排水量增至18700t，需要高航速，同時要求提高安全可靠性和降低噪聲。因此，在S5G自然循環(huán)反應(yīng)堆的基礎(chǔ)上，進行功率放大和性能改進，開始設(shè)計新型反應(yīng)堆裝置，命名為S8G自然循環(huán)壓水堆裝置。為了全面研究新型堆的特性，并且驗證設(shè)計方案，在西米爾頓建造了S8G陸上模式堆。根據(jù)該模式堆的建造經(jīng)驗，建造了艇用SSG自然循環(huán)壓水堆裝置。2.研制計劃S8G模式堆由美國通用電氣公司研制，建在西米爾頓凱塞林基地，建造費約為12.5億美元。美海軍建造S8G陸上模式堆的主要目的：①通過S8G模式堆的試驗作用，提高美海軍壓水堆設(shè)計質(zhì)量、裝置性能、建造技術(shù)和運行水平。②模擬潛艇在各種工況下的運行情況，試驗反應(yīng)堆的運行特性，積累S8G的運行資料，為制定艇用堆的運行程序提供依據(jù)。③在單項設(shè)備試驗滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進行整個動力裝置的聯(lián)調(diào)，鑒定其運行性能。??④試驗艇用堆可能發(fā)生的各種異常工況，驗證S8G反應(yīng)堆的有效性和安全可靠性。在S8G反應(yīng)堆裝置的設(shè)計過程中，主要遵循下述安全原則：①具有較大的安全裕度。②盡量減少放射性廢物的排放，采用先進的換熱技術(shù)，釋放反應(yīng)堆的剩余熱量。③采用高性能結(jié)構(gòu)材料，提高耐沖擊震動性能。④盡量采用已經(jīng)取得的壓水堆先進技術(shù)和經(jīng)驗。⑤采用完善的安全保護系統(tǒng)，以預(yù)防事故為主，并能夠有效地限制事故擴大及發(fā)展。S8G陸上模式堆于1978年12月開始運行，進行了堆芯的物理性能試驗和裝置在事故工況下的性能研究，測試了艙室環(huán)境的輻射情況。1981年3月，S8G模式堆達到滿功率運行，在某些工況下超過設(shè)計功率值。該模式堆還在繼續(xù)運行。根據(jù)模式堆的經(jīng)驗，按艇用堆的要求，對S8G反應(yīng)堆裝置的原設(shè)計進行了必要的修改，按照運行要求制定了運行程序，特別重視事故處理程序的完善，以避免產(chǎn)生放射性事故危害。3.使命任務(wù)與裝艇情況S8G自然循環(huán)反應(yīng)堆裝置，用于推進美海軍"俄亥俄"級彈道導(dǎo)彈核潛艇。"俄亥俄"級潛艇共18艘，至1997年已全部服役。該級艇每艘裝備1臺S8G壓水堆裝置，總計裝備18臺。(二)系統(tǒng)組成S8G壓水堆裝置采用美海軍標(biāo)準(zhǔn)壓水堆裝置熱線圖(見圖5.5-1)，采用一臺反應(yīng)堆，兩個動力循環(huán)分系統(tǒng)，每個分系統(tǒng)中包含一、二回路支回路，共用減速齒輪箱，單軸，推進一部七葉大側(cè)斜螺旋槳。1.一回路系統(tǒng)S8G自然循環(huán)壓水堆，熱功率250MW，堆芯直徑1.6m，高度1.7m，燃料元件約60盒。采用板狀元件，鈾鋯合金燃料，鈾235富集度為40％，包殼材料為鋯-4合金，鈾235燃料初始裝載量約為140kg。堆芯功率密度為80MW／m3。反應(yīng)堆采用鉿控制棒，碳化硼作可燃毒盼，用于控制后備反應(yīng)性，使堆芯具有長壽命。一回路系統(tǒng)壓力為16MPa，冷卻劑進入反應(yīng)堆人口溫度280~C，出口320~C，冷卻劑流量約3600t／h，主循環(huán)泵功率169kW，備用主循環(huán)泵功率118kW。堆艙直徑12.8m，長度為10.1m。一回路系統(tǒng)總重900t。2.二回路系統(tǒng)二回路系統(tǒng)有兩個支回路，每個支回路有一臺蒸汽發(fā)生器、蒸汽輪機、給水泵、凝汽器等。蒸汽產(chǎn)量為280t／h，主凝汽器蒸汽耗量為115t／h，主凝汽器壓力為0.018MPa。螺旋槳轉(zhuǎn)速為150r／min。機艙長度為36.8m。核動力裝置總重量為1500t，單位功率比重量約為34kS／kW。3.屏蔽與減振為了保護艇員的健康和安全，整個動力裝置設(shè)置了足夠的生物屏蔽層。鉛水屏蔽重550t，約占整個動力裝置總重的1／3。艇上裝有吸聲材料，覆蓋機械設(shè)備，同時還包覆在甲板及隔艙板的緊固件上，有的設(shè)備還布置在特殊的隔聲網(wǎng)罩內(nèi)。對于壓縮機、泵等設(shè)備，在降低功率運行時，處于無噪聲工況。二回路設(shè)備如主汽輪機、齒輪箱、凝汽器和汽輪發(fā)電機組放在一個整體筏式基座上+每一塊基座與艇體之間不是剛性連接，而借助于吸聲結(jié)構(gòu)，吊掛在艇體上。(三)技術(shù)特點分析及述評1.反應(yīng)堆功率大S8G反應(yīng)堆熱功率為250MW，使軸功率達到44.1MW(60000hp)，成為現(xiàn)代潛艇用單堆功率最大的反應(yīng)堆。主要是采用高性能燃料元件和新型結(jié)構(gòu)，具有較大的堆芯，并裝備了足夠的可燃毒物和控制材料。2.自然循環(huán)能力強S8G壓水堆裝置自然循環(huán)能力強，在中低速工況時不用主循環(huán)泵，在發(fā)生斷電事故，或主循環(huán)泵出現(xiàn)故障時仍可帶走剩余熱量。3.堆芯壽命長S8G壓水堆堆芯壽命長達15年，在整個核潛艇服役期內(nèi)，只需更換一次核燃料。裝一次核燃料能使艇的續(xù)航力達1000000nmile以上。4.噪聲低S8G壓水堆裝置采用了自然循環(huán)措施，在中低速工況不用主泵，各種機械設(shè)備廣泛采取隔聲減振措施，采用整體浮筏減振，因而噪聲低，無噪聲航速可達10h。5.設(shè)備模塊化S8G壓水堆裝置電氣和控制設(shè)備模塊化，容易進行維修和更換。為了方便地吊裝和更換任一層甲板上的設(shè)備，在堆艙還設(shè)有一個直徑為1.83m的設(shè)備進出口。6.安全性好S8G壓水堆裝置采用了許多非能動安全措施，依靠自然循環(huán)力、重力等自然力保證反應(yīng)堆裝置的安全，因而安全可靠性好。三、美國S6G壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)"查理"級飛航導(dǎo)彈核潛艇服役，它可以發(fā)射反艦導(dǎo)彈，構(gòu)成了對美海軍反潛兵力的威脅。為了增強反潛能力，接替SSN594"帕米特"級和SSN637"鱘魚"級攻擊型核潛艇，美海軍決定發(fā)展SSN688"洛杉磯"級攻擊型核潛艇。該級艇的技術(shù)改進目標(biāo)之一是增大噸位，水下排水量6927t，提高航速至32-35h，為此提出了發(fā)展大功率反應(yīng)堆的要求。為了滿足"洛杉磯"級核潛艇對動力的要求，反應(yīng)堆的選型有三個方案：①SSW型反應(yīng)堆的放大型；②SSG型自然循環(huán)反應(yīng)堆的放大型；③D2G型核動力導(dǎo)彈巡洋艦反應(yīng)堆的潛艇改進型。根據(jù)多方面研究，最終選定D2G反應(yīng)堆的改進型設(shè)計，并吸收S5G自然循環(huán)壓水堆提高自然循環(huán)能力的經(jīng)驗，定名為S6G自然循環(huán)反應(yīng)堆。2.研制計劃"洛杉磯"級攻擊型核潛艇是美海軍研制的第二代高速攻擊型核潛艇。主要性能指標(biāo)之一是恢復(fù)由于"帕米特"級和"鱘魚"級攻擊型核潛艇為了降低噪聲而犧牲了的高速性能。因此，對于S6G壓水堆提出了主要設(shè)計目標(biāo)：①建成繼SSW壓水堆之后的第二代標(biāo)準(zhǔn)型反應(yīng)堆；②具有大功率的高性能反應(yīng)堆；③降低噪聲；④為了滿足該級艇與航空母艦編隊協(xié)同作戰(zhàn)的能力，力求機動性好。由于"洛杉磯"級核潛艇最初計劃建造90艘，一直延續(xù)到21世紀(jì)，因此，建堆數(shù)量大。經(jīng)過多次縮減，最后確定建造62艘，裝堆62臺。S6G壓水堆由通用電氣公司和諾爾斯核動力研究所負(fù)責(zé)研制。由于采用D2G、S5G反應(yīng)堆的經(jīng)驗，所以沒有建造陸上模式堆。該型堆的研制大約用了8年的時間。隨著首艇"洛杉磯”號的研制進度，從1968年開始設(shè)計，至1976年11月13日服役。S6G壓水堆裝置造價約為3600萬美元。3.使命任務(wù)與裝艇情況S6G自然循環(huán)壓水堆為裝備SSN688“洛杉磯”級攻擊型核潛艇而研制。該級艇在1972年1月至1992年7月間，共建造62艘，裝備了62臺反應(yīng)堆。(二)系統(tǒng)組成S6G自然循環(huán)壓水堆裝置，采用傳統(tǒng)的壓水堆單堆熱線圖，包括一臺反應(yīng)堆，兩個由一、二回路組成的動力分系統(tǒng)。每個支系統(tǒng)內(nèi)各有一臺蒸汽發(fā)生器、兩臺主循環(huán)泵、一臺蒸汽輪機、凝汽器，共用減速齒輪，單軸，推進一個七葉大側(cè)斜螺旋槳。S6G壓水堆，熱功率160MW，可提供軸功率33.1MW(45000hp)。反應(yīng)堆采用U02-Zr4板狀燃料元件，高性能結(jié)構(gòu)材料和新型結(jié)構(gòu)，堆芯壽命500滿功率天，一次裝料可使用15年，續(xù)航力1000000nmile。反應(yīng)堆艙分為三層甲板，上層設(shè)有人行通道。反應(yīng)堆與一回路放射性設(shè)備布置在鐵水屏蔽池內(nèi)。機艙的大部分艙段也有三層甲板，布置2臺主汽輪機組，2臺功率為3000kW的主汽輪發(fā)電機組及相關(guān)設(shè)備等，包括輔助機械設(shè)備和減振降噪設(shè)施。(三)技術(shù)特點分析及述評1。單堆功率大S6G自然循環(huán)壓水堆，熱功率160MW，在20世紀(jì)70年代是單堆功率最大的反應(yīng)堆，比S5W壓水堆的功率幾乎提高一倍，滿足了高航速的要求。2。自然循環(huán)能力高S6G壓水堆繼承了S5G自然循環(huán)壓水堆的特點，自然循環(huán)能力高，不僅保證了在任何情況下都能帶走堆芯剩余熱量，而且不用主循環(huán)泵取消了一個噪聲源。高速航行起動主泵，中、低速航行不用主泵，滿足了艇執(zhí)行高速追擊和低速航行任務(wù)的要求，機動性好。3.隱身性好S6G壓水堆裝置在中低速工況采用自然循環(huán)方式，采取了浮筏減振等一系列降噪措施，因而動力裝置噪聲低。該級艇是80年代隱蔽性最好的攻擊型核潛艇。4.堆芯壽命長S6G壓水堆是美海軍最早實現(xiàn)長壽命堆芯的潛艇堆。最早的設(shè)計目標(biāo)是堆芯壽命10-13年，目前已達到15年，為現(xiàn)代潛艇堆30年壽命打下了良好的基礎(chǔ)。5.安全可靠性好S6G壓水堆裝置采用了自然循環(huán)、高性能材料等一系列措施，安全可靠性好。該型堆投入運行20多年來未發(fā)生過嚴(yán)重事故。四、美國S5W壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生美國第一艘核潛艇“鸚鵡螺”號的S1W陸上模式堆，于1953年6月達到滿功率運行。根據(jù)該堆的設(shè)計、建造與運行經(jīng)驗，研制了S2W壓水堆裝置，裝備了“鸚鵡螺”號攻擊型核潛艇，于1954年9月服役。該堆的研制，成功地解決了壓水堆裝置應(yīng)用于核潛艇的一系列重大技術(shù)問題。美海軍在S2W壓水堆的基礎(chǔ)上，發(fā)展了S3W、S4W壓水堆。期望最大限度地減少潛艇堆的體積與重量，并正確選擇生物屏蔽的結(jié)構(gòu)與材料。在S2W、S3W、S4W壓水堆的基礎(chǔ)上，美海軍研制了S5W標(biāo)準(zhǔn)型壓水堆。研制S5W壓水堆，主要是為了滿足提高核潛艇航速的要求。美海軍研制第一代高速攻擊型核潛艇“飛魚”級，首次采用水滴線型，裝備大功率的S5W壓水堆，航速達到30h，成為當(dāng)時世界上航速最高的核潛艇。鑒于S5W壓水堆的優(yōu)良性能，美海軍將其定為標(biāo)準(zhǔn)型壓水堆，廣泛裝備彈道導(dǎo)彈型和攻擊型核潛艇。2.研制計劃“飛魚”級攻擊型核潛艇是美海軍研制的第一代高速攻擊型核潛艇。主要性能指標(biāo)之一是取得了30kn的高航速。因此，對于SSW壓水堆提出了主要設(shè)計目標(biāo)：①建成彈道導(dǎo)彈型和攻擊型核潛艇統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)型壓水堆；②提高堆功率；③降低噪聲；④增大堆芯壽命。S5W壓水堆裝置由威斯汀豪斯電氣公司和貝蒂斯核動力研究所研制。由于采用S2W、S3W和S4W反應(yīng)堆的經(jīng)驗，所以沒有建造陸上模式堆。該型堆從1955年美海軍正式訂購“飛魚”級攻擊型核潛艇開始研制，至1959年4月15日“飛魚”。號核潛艇服役，歷時4年完成研制。S5W壓水堆當(dāng)時造價1200萬美元?！?.使命任務(wù)與裝艇情況S5W標(biāo)準(zhǔn)型壓水堆裝置是美海軍潛艇堆中影響最大，使用最廣，裝艇數(shù)量最多的潛艇堆，并且出口轉(zhuǎn)讓至英國，總計裝艇100艘，包括：“長尾鯊”級、“鱘魚”級攻擊型核潛艇，“喬治?華盛頓”級、“伊桑?艾倫”級、“拉菲特”級彈道導(dǎo)彈核潛艇等。①1956年5月至1961年10月建造的“飛魚”級攻擊型核潛艇6艘，裝備SSW-I反應(yīng)堆。②1958年5月至1967年12月建造的“長尾鯊”級攻擊型核潛艇14艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。③1963年8月至1975年2月建造的“鱘魚”級攻擊型核潛艇37艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。④1957年11月至1961年3月建造的“喬治?華盛頓”級彈道導(dǎo)彈核潛艇5艘，裝備S5W-I反應(yīng)堆。⑤1959年9月至1961年2月建造的“伊桑?艾倫”級彈道導(dǎo)彈核潛艇5艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。⑥1961年1月至1967年4月建造的?“拉菲特”級彈道導(dǎo)彈核潛艇31艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。⑦1971年6月至1974年12月建造的“利普斯科姆”號攻擊型核潛艇1艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。?⑧1959年4月至1963年4月建造的英國“無畏”號攻擊型核潛艇1艘，裝備S5W-Ⅱ反應(yīng)堆。目前，還有2艘“鱘魚”級攻擊型核潛艇和1艘“拉菲特”級改裝的攻擊型核潛艇“本杰明?富蘭克林”號在役，共裝堆3臺。(二)系統(tǒng)組成S5W壓水堆裝置共有兩型。S5W-I型裝備“飛魚”級和“喬治?華盛頓”級核潛艇；S5W-Ⅱ型裝備其余各級核潛艇。兩種型號只是功率不同，性能上Ⅱ型比I型稍有改進。S5W壓水堆裝置采用美海軍標(biāo)準(zhǔn)壓水堆熱線周(見圖5.5-2)，采用一臺反應(yīng)堆，兩個動力分系統(tǒng)，每個分系統(tǒng)中包含一、二回路支回路，共用減速齒輪箱，單軸，推進一個螺旋槳。1.一回路系統(tǒng)兩條一回路支回路中，各有一臺蒸汽發(fā)生器，兩臺主循環(huán)泵，共用一臺反應(yīng)堆、穩(wěn)壓器和一臺備用泵，其在堆艙中的布置見圖5.5-3。S5W反應(yīng)堆壓力容器高2.8m，直徑2.4m，重量25t。圓柱形堆芯高1.07m，直徑1.2m，體積比功率80MW／m3。采用鈾鋯合金板狀元件，包殼為鋯-4合金，厚0.6mm，富集度40％，鈾235裝載量為120kg。為了控制后備反應(yīng)性，在反應(yīng)堆堆芯中采用了以ZrO2為基體的D4C可燃毒物。堆芯設(shè)計壽命5000h，工作壽命5年，后增長為7000h壽命，工作10年，即艇在航行10年后更換一次核燃料。一回路系統(tǒng)壓力16MPa，堆人口冷卻劑溫度250％，出口280％，冷卻劑流量2400t／h，在堆芯內(nèi)平均流速l0m／s，堆升溫速度180℃／h。蒸汽發(fā)生器為立式自然循環(huán)型。一回路冷卻劑在U型管內(nèi)流動，二回路水在管外流動，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)汽水分離器兩次分離后，濕度低于0.25％。2.二回路系統(tǒng)每條二回路支回路中有一臺汽輪機、凝汽器、凝水泵、給水泵、過濾器和汽輪發(fā)電機組。由汽輪機中排出的乏汽進入凝汽器。凝汽器考慮了潛艇下潛400m時水深對艇舷的壓力。當(dāng)水溫180℃時，凝汽器壓力0.017MPa。在兩條二回路支回路中有兩臺汽輪機，通過兩級減速器，當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速為150r／min時，軸功率最大可達18.38MW(25000hP)。采用兩臺單機倒轉(zhuǎn)汽輪機，可以縮短機艙長度，提高機組可靠性。當(dāng)蒸汽壓力為2.3MPa時，蒸汽耗量為82t／h。主減速器為雙級減速器，齒輪采用高硬度鋼，由于提高了加工精度和光潔度，因此，增強了抗沖擊載荷能力，噪聲低。3.電力系統(tǒng)和應(yīng)急動力系統(tǒng)全艇由兩臺汽輪發(fā)電機組供電，頻率601Hz，電壓450V，功率為2250kW。應(yīng)急動力系統(tǒng)包括一臺低速直流電動機，功率368kW，由柴油發(fā)電機或蓄電池組供電。柴油發(fā)電機功率600kW，蓄電池容量7000Ah(5h放電)，由126塊鉛酸電池組成，每塊體積為356X457X1170(mm3)，重450kg，蓄電池總重64.6t。應(yīng)急航速可達6kn，續(xù)航力2000nmile。(三)技術(shù)特點分析及述評S5W壓水堆裝置是美海軍標(biāo)準(zhǔn)型潛艇堆，應(yīng)用范圍廣，運行時間長達40年，使用中不斷改進，始終保持了先進性：1.功率大S2W反應(yīng)堆熱功率60MW，可提供軸功率9849kW(13400hp)，而S3W、S4W反應(yīng)堆熱功率30MW，可提供軸功率5145kW(7000hp)。S5W-I、Ⅱ型反應(yīng)堆熱功率為80?100MW，可提供14.7?18.38MW(20000-25000hp)，滿足了高速艇的需要。2.體積小、重量輕S5W壓水堆裝置總體積1230m3，總重800t，堆艙長只有6.1m，滿足了艇用堆最基本的要求。這主要是堆本身性能好，設(shè)備布置緊湊。3.安全可靠性好S5W反應(yīng)堆首次采用板狀元件，換熱性能好，采用可燃毒物控制性能好。設(shè)備配置雙套備份，生物屏蔽設(shè)置足夠與合理。因而設(shè)備與艇員都安全。4.堆芯壽命長S2W反應(yīng)堆兩年換一次核燃料。S5W反應(yīng)堆燃耗率設(shè)計值1％，燃耗深度10000MWd/t，堆芯可工作5年不換料，現(xiàn)已達10年壽期。5.噪聲低S5W反應(yīng)堆裝置采取一系列減振降噪措施，配合艇體采用水滴形，首次采用圍殼舵等措施，使艇的輻射噪聲比“鸚鵡螺”號核潛艇低很多。6.堆的性能有局限性限于當(dāng)時的技術(shù)水平，反應(yīng)堆的性能有局限性，如冷卻劑雙流程流經(jīng)堆芯，一回路自然循環(huán)能力低，設(shè)備冗余度大等。五、俄羅斯KLT-40壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生前蘇聯(lián)發(fā)展?jié)撏核?，主要是以核動力破冰船反?yīng)堆為母型，發(fā)展了三代潛艇堆。第一代船用堆OK-150型，裝備了“列寧”。號核動力破冰船，據(jù)此發(fā)展了VM2潛艇堆；第二代船用堆OK-900型，裝備了“北極”級核動力破冰船，據(jù)此發(fā)展了VM4潛艇堆；第三代船用堆KLT-40型，裝備了“北方航線”級核動力破冰船，據(jù)此發(fā)展了VM5潛艇堆，裝備了第三代核潛艇。2.研制計劃KLT-40型壓水堆裝置是在OK-900型壓水堆裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展的新型堆，性能有較大改進，其主要發(fā)展目標(biāo)是：①提高功率，單堆功率達到36.75MW(50000hp)；②增長堆芯壽命，爭取25年不換核燃料；③布置更加緊湊，減小體積和重量；?④提高安全可靠性。該型堆在OK-900A型反應(yīng)堆裝置70年代服役后開始研制，80年代服役，共發(fā)展了KLT-40和KLT-40M兩型。3.使命任務(wù)與裝艇情況KLT-40型壓水堆裝置裝備了“北方航線”號核動力破冰船。該船滿載排水量61800t，裝備一臺KLT-40型壓水堆，軸功率29.4MW(40000hp)，額定航速20.5kn，于1984年開工建造，1988年投入使用。KLT-40M型壓水堆裝置裝備了“泰米爾”級核動力破冰船。該級船滿載排水量23500t，裝備一臺KLT-40M型壓水堆，軸功率38.2MW(52000hp)，額定航速18.5kn?！疤┟谞枴碧栍?988年投入使用。根據(jù)KLT~40及KLT-40M型壓水堆的設(shè)計經(jīng)驗研制了VM5改進型壓水堆裝置，裝備了80年代服役的第三代核潛艇“鯊魚”級、“塞拉”級攻擊型核潛艇、“奧斯卡”級核潛艇及‘臺風(fēng)”級彈道導(dǎo)彈型核潛艇共38艘，裝堆57臺?！皧W斯卡”級的“庫爾斯克”號核潛艇在2000年8月在巴倫支海演習(xí)時沉沒。(二)系統(tǒng)組成KLT-40反應(yīng)堆裝置包括一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)及輻射安全系統(tǒng)等。1.一回路系統(tǒng)一回路系統(tǒng)包括一臺反應(yīng)堆、4臺直流蒸汽發(fā)生器、4臺雙速主循環(huán)泵和4臺穩(wěn)壓器。它們組成4條支回路，通過短套管緊密地布置于反應(yīng)堆周圍(見圖5.5-4及圖5.5-5)。KLT-40型壓水堆熱功率135MW，采用鈾鋯合金燃料，H-1鋯合金包殼，棒狀元件，燃料棒外徑5.8mm，鈾235富集度5％，初始裝載量約150kg。堆芯高1000mm，當(dāng)量直徑1212rain。堆芯共有241盒燃料組件，燃料組件以72mm間距正三角形柵格布置。為了控制后備反應(yīng)性，燃料組件內(nèi)裝有釓可燃毒物棒。堆芯壽期100130滿功率小時，可運行25年不換燃料。一回路設(shè)計壓力16.5MPa，設(shè)計溫度350℃。在直流蒸汽發(fā)生器中，人口給水溫度165℃，過熱蒸汽出口溫度290℃，出口蒸汽壓力4.0MPa，每臺蒸汽產(chǎn)量54t／h。直流蒸汽發(fā)生器由圓柱形螺旋管組成，分成20個獨立部分來供應(yīng)給水，產(chǎn)生過熱蒸汽。主循環(huán)泵為離心式單級雙速無填料泵，在3000r／min轉(zhuǎn)速時，流量為870m3／h，在1000r／min轉(zhuǎn)速時，流量為290m3／h。泵的電機為感應(yīng)雙速電機。穩(wěn)壓器用于保證一回路壓力不超過額定壓力16.5MPa，設(shè)計溫度為230℃，材料為耐壓不銹鋼。2。二回路系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器出口蒸汽參數(shù)為4.0MPa，290℃，進入高壓蒸汽輪機后，再進人中間汽水分離器，隨后進入低壓蒸汽輪機。額定工況運行時，主齒輪減速裝置推進螺旋槳轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速115r／min。KLT-40型裝置軸功率29.4MW(40000hP)，KLT-40M型為38.2MW(52000hp)。在主蒸汽發(fā)生裝置出現(xiàn)故障時，啟動應(yīng)急鍋爐，保證船以10.5h的速度航行2000nmile。啟動應(yīng)急鍋爐時間約為30min。應(yīng)急鍋爐有一臺，容量50t／h，蒸汽壓力2.5MPa，過熱溫度355t。二回路水質(zhì)的含鹽量≤1mg／L，氯離子含量≤0，51mg／L。3.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)在各種運行工況和應(yīng)急工況下，為蒸汽發(fā)生裝置和船上設(shè)備提供動力，包括由3臺汽輪發(fā)電機、兩臺備用柴油發(fā)電機和兩個主配電盤組成。應(yīng)急電力系統(tǒng)由兩臺應(yīng)急柴油發(fā)電機和兩個應(yīng)急配電盤組成。4.輻射安全系統(tǒng)核燃料和船員居住區(qū)之間設(shè)有四道屏障，包括燃料元件包殼、一回路設(shè)備和管道的壓力邊界，防護殼和船體防護板，以保證船員的安全。核動力裝置操縱員所接受的劑量限值為0.05Sv／年(5rem／年)，其余人員的安全限值為其1／10。一回路設(shè)備包括反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器等布置在鐵水屏蔽水池內(nèi)：生物屏蔽的材料為鋼、蛇紋石混凝土、水、鉛和聚乙烯。(三)技術(shù)特點分析及述評KLT-40型壓水堆是前蘇聯(lián)20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，具有如下技術(shù)特點：1.單堆功率大KLT-40型反應(yīng)堆熱功率135MW，可提供軸功率29.4MW(40000hp)；KLT-40M型反應(yīng)堆熱功率171MW，可提供軸功率38.2MW(52000hp)。2.結(jié)構(gòu)緊湊布置合理一回路系統(tǒng)主要設(shè)備采用短管連接緊湊布置，使整個動力裝置體積小。主要設(shè)備布置在鐵水屏蔽水池中，需操縱與維修部分置于上層，易于接近，便于維修。3.采用直流蒸汽發(fā)生器熱效率高采用4臺直流蒸汽發(fā)生器，每臺有20個獨立的管簇，一回路水走管間隙，二回路水和蒸汽走管內(nèi)，最終提供過熱蒸汽，熱效率高。4.堆芯壽命長采用新型堆芯和高性能材料，使堆芯壽命達1460天，為“列寧”號反應(yīng)堆的3倍，可運行25年不換料。5.安全可靠性好該型堆的一回路系統(tǒng)采用4條支回路，設(shè)備冗余度大，采取一系列排除剩余熱措施，接收“列寧”號反應(yīng)堆的教訓(xùn)，不會再發(fā)生堆芯熔化事故，并采取較好的輻射屏蔽措施。6.自動控制程度高該型裝置控制系統(tǒng)和動力設(shè)備的自動化復(fù)合裝置由中央控制臺操縱，而機艙和堆艙無人操作。對影響裝置核安全最重要的設(shè)備，用三個通道同時控制與監(jiān)督，實現(xiàn)動力裝置設(shè)備與系統(tǒng)狀態(tài)的自動和遠距離控制、監(jiān)測和指示及運行檢查。六、俄羅斯OK-900型壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生前蘇聯(lián)“列寧”號核動力破冰船于1959年12月3日服役，采用了3臺OK-150壓水堆，單堆功率90MW，軸功率32。34MW(44000hp)。該船利用OK-150反應(yīng)堆曾六次安全航行北極。前蘇聯(lián)并以其為模式堆建造了VM2潛艇壓水堆，裝備了第一代核潛艇80艘，裝堆160臺。但是，在1966年OK-150壓水堆發(fā)生了堆芯熔化事故，致使30名船員死亡。為此，對該船和反應(yīng)堆裝置進行了為期5年的大修改裝，研制了OK-900壓水堆裝置，提高了堆功率，改進了一回路主要設(shè)備布置方式，增強了安全可靠性，并以該堆為母型研制了VM4潛艇壓水堆，裝備了第二代核潛艇。2.研制計劃1966年裝載在“列寧”號核動力破冰船上的OK-150型壓水堆裝置發(fā)生堆芯熔化事故后，開始研制OK-900型壓水堆，其發(fā)展目標(biāo)是：①提高單堆功率，將單堆功率90MW提高到159MW；②簡化系統(tǒng)和設(shè)備，將每船裝備3臺反應(yīng)堆改為2臺，減少備用設(shè)備和儀表，減小體積和重量；③采用短管連接緊湊型布置；④提高安全可靠性，避免發(fā)生失水事故，一旦發(fā)生事故能夠及時有效地處理。經(jīng)過5年的工作，由100多個科研單位和350多個q-V參加研制，完成30多項重大課題，重新研制了40多種機械設(shè)備，于1971年裝備“列寧”號核動力破冰船。經(jīng)進一步改進后，研制出OK-900A型反應(yīng)堆，裝備“北極”號核動力破冰船，于1974年12月投入運行。3.使命任務(wù)與裝艇情況(1)使命任務(wù)OK-900型壓水堆裝置為替換OK-150型壓水堆裝置而研制，裝備了改進后的“列寧”號核動力破冰船，以及“北極”級核動力破冰船。同時，以該型堆為模式堆，研制了VNl4潛艇堆，裝備了第二代核潛艇。(2)裝艇情況OK-900型反應(yīng)堆裝備了改裝的“列寧”號核動力破冰船；OK-900A型反應(yīng)堆裝備了“北極”級核動力破冰船，已服役5艘，在建1艘。以上共裝船7艘，裝堆14臺。以O(shè)K-900A型反應(yīng)堆為模式堆研制的VM4潛艇堆，裝備了V、C、P、Y、D?Ⅲ及D-IV級核潛艇，共123艘，裝堆228臺。(二)系統(tǒng)組成OK-900A型與OK-900型壓水堆裝置是設(shè)計思想相同的第二代船用核動力裝置，但性能參數(shù)有較大改進?，F(xiàn)僅介紹其一、二回路系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)。1.一回路系統(tǒng)OK-900A型壓水堆裝置一回路系統(tǒng)，包括兩套設(shè)備組成相同的一回路分系統(tǒng)。每個分系統(tǒng)包括一臺反應(yīng)堆、4臺蒸汽發(fā)生器、4臺主循環(huán)泵、4臺穩(wěn)壓器及一臺離子交換器，一臺離子交換冷卻器等(見圖5.5-6)。一回路系統(tǒng)包括四條主冷卻劑系統(tǒng)和若干輔助系統(tǒng)。整個一回路系統(tǒng)布置在密閉的反應(yīng)堆艙中，保證設(shè)備安全可靠地運行，一旦發(fā)生事故也不會污染環(huán)境。該艙分為上、下兩層，下層為反應(yīng)堆，上層為設(shè)備室。上下層之間由生物屏蔽和密封板隔開。需要操縱、管理及維修部分(蒸發(fā)器堵管及換料等)均設(shè)于上層，可達性好。下層布置不需維修部分，安全性好。一回路主要設(shè)備之間采用短管連接，緊湊布置，并置于鐵水屏蔽水池內(nèi)(見圖5.5-7)。反應(yīng)堆額定功率171MW。壓力容器由低合金耐熱鋼制成。冷卻劑進出口均設(shè)在壓力容器上部，從而避免管道破裂時冷卻劑流失。燃料元件為uo=細棒束元件，三角形排列，共有241盒燃料元件。鈾235富集度為5％，包殼材料為鋯合金，堆芯中裝有可燃毒物控制后備反應(yīng)性，工作壽期為1050滿工作天，可運行11.5年。蒸汽發(fā)生器為直流過熱式。在具有橢圓形底的立式圓筒內(nèi)，裝有耐腐蝕合金制成的傳熱管束。二回路工質(zhì)流經(jīng)管內(nèi)，一回路冷卻劑流經(jīng)管外。蒸汽總產(chǎn)量為2X2奶t／ho進入蒸汽輪機的蒸汽初參數(shù)為3.0Mh，300℃。一回路主循環(huán)泵由離心泵和雙速密封電機組成。電機的定子與轉(zhuǎn)子用鎳鉻套隔開。因此，冷卻劑不會漏至外部空間。冷卻劑對泵內(nèi)部件進行冷卻和潤滑。2.二回路系統(tǒng)二回路系統(tǒng)采用合理的蒸汽??凝水循環(huán)系統(tǒng)，利用廢蒸汽在除氣器中對給水進行預(yù)熱。主汽輪機采用單缸、雙流，一個輻流式?jīng)_動級，15個反動級。主汽輪發(fā)電機能適應(yīng)大幅度的負(fù)荷變化。沒有齒輪減速器，采用電力推進。主發(fā)電機為三臺交流發(fā)電機，主推進電機輸出功率為55.13MW(75000hp)。3.自動控制系統(tǒng)綜合自動控制系統(tǒng)包括反應(yīng)堆的自動控制與保護，蒸汽動力裝置的自動調(diào)節(jié)、控制與保護，數(shù)據(jù)的收集、處理與顯示，船舶系統(tǒng)的遙控與自控以及電力裝置系統(tǒng)的自動化。由于自動化水平較高，堆艙、機艙可無固定人員值班，定期巡視即可。(三)技術(shù)特點分析及述評OK-900A型壓水堆裝置和以其為模式堆建造的潛艇堆，建造數(shù)量大，約占俄羅斯?jié)撏Ф训囊话?，具有顯著的技術(shù)特點。1.堆功率大，性能好OK-900A型壓水堆，每臺可提供171MW熱功率，比第一代壓水堆提高約80％，堆芯壽命增長一倍，堆內(nèi)燃料和堆芯結(jié)構(gòu)均有較大改進，是當(dāng)時先進的壓水堆。2.設(shè)備布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊該型裝置采用短管連接緊湊布置，省掉了大直徑管道及相關(guān)設(shè)備。主要設(shè)備置于鐵水屏蔽水池內(nèi)，分上、下兩層布置，便于維修。既節(jié)省了屏蔽重量，設(shè)備又可起到屏蔽作用。整個裝置體積小、重量輕。3.采用直流蒸汽發(fā)生器采用直流蒸汽發(fā)生器，可提供過熱蒸汽，熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，易于檢修。4.安全可靠性好該型裝置為避免發(fā)生失水事故，采取了一系列有效措施，包括堆內(nèi)冷卻劑單流程，出人口接管布置在壓力容器上部，采取安全注水、硼酸鹽系統(tǒng)及安全控制措施等。5.自動化程度高采用中央監(jiān)測及綜合自動控制系統(tǒng)，簡化了控制與操作，動力艙可無人值班，提高了運行可靠性。、七、英國PWR-2壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生1980年，英國政府決定建造新一代“先鋒”級彈道導(dǎo)彈核潛艇，研制新型反應(yīng)堆，裝備4艘該級核潛艇，實施“三叉戟”核潛艇計劃。同年，英國開始研究新一代攻擊型核潛艇SSN-20(W)級，至1987年海軍占維克斯造船公司簽訂設(shè)計SSN-20級多用途核潛艇合同，同時決定采用新型反應(yīng)堆?！跋蠕h”級和SSN-20(W)級核潛艇將使用共同的新型反應(yīng)堆，海軍委托羅爾斯?羅伊斯聯(lián)合有限公司在PWR-1型壓水堆基礎(chǔ)上，研制PWR-2壓水堆裝置。1990年，SSN-20(W)級攻擊型核潛艇研制計劃撤消，決定建造“特拉法加”級第二批攻擊型核潛艇，也決定采用PWR-2型壓水堆裝置。2.研制計劃(1)計劃內(nèi)容PWR-2壓水堆裝置的主要研制目標(biāo)是：①增大單堆功率，由PWR-1反應(yīng)堆的100MW提高至140MW；②增長堆芯壽命，提高水下續(xù)航力；③進一步降低噪聲。英國從20世紀(jì)70年代中期開始探討研究大功率潛艇堆，主要是研究新的堆芯，裝備新型燃料元件和新設(shè)計的芯部結(jié)構(gòu)，以及壓力容器等。80年代中期正式開始設(shè)計，制造，并在模式堆上試運行。90年代初完成PWR-2反應(yīng)堆試制，裝備新一級核潛艇。(2)研制單位PWR-2壓水堆裝置由羅爾斯?羅伊斯聯(lián)合有限公司負(fù)責(zé)研究設(shè)計，并以PWR-2反應(yīng)堆堆芯在STF-2陸上模式堆上作試驗運行研究；維克斯造船工程公司巴羅造船廠負(fù)責(zé)PWR-2壓水堆裝置設(shè)備的制造和安裝。(3)研制時間表1976年開始探討大功率反應(yīng)堆的研究工作。1980年決定建造裝載“三叉戟”彈道導(dǎo)彈的新一代戰(zhàn)略核潛艇；開始研究SSN20(W)級新一代攻擊型核潛艇。1985年英國海軍與羅爾斯?羅伊斯公司簽訂發(fā)展PWR-2反應(yīng)堆合同，開始設(shè)計裝備“先鋒”級彈道導(dǎo)彈核潛艇的新堆。1986年“先鋒”號核潛艇開工建造。在PWR-1反應(yīng)堆裝置冷卻回路中發(fā)現(xiàn)裂紋，為PWR-2的研制提供了經(jīng)驗教訓(xùn)。1987年P(guān)WR-2反應(yīng)堆C型堆芯開始在STF-2陸上模式堆上進行運行試驗。英海軍與羅爾斯?羅伊斯公司簽訂合同，修改PWR-2反應(yīng)堆設(shè)計，擬裝備SSN20攻擊型核潛艇。1990年SSN20核潛艇計劃取消。1992年完成PWR-2壓水堆裝置在“先鋒”號核潛艇上的安裝工作，該艇開始試航。1993年“先鋒”號核潛艇服役。決定建造“特拉法加”級第二批攻擊型核潛艇，裝備PWR-2壓水堆裝置(該級艇三年后被定名為“機敏”級)。1995年完成在STF-2模式堆中C型堆芯的試驗工作，著手準(zhǔn)備H型堆芯的試驗工作。1996年開始訂購“機敏”級攻擊型核潛艇。(4)經(jīng)費PWR-2壓水堆裝置的研制經(jīng)費共4.85億美元。3.使命任務(wù)與裝艇情況(1)使命任務(wù)PWR-2壓水堆裝置，作為英國自行研制的第二代潛艇壓水堆，統(tǒng)一裝備“先鋒”級彈道導(dǎo)彈核潛艇和“機敏”級攻擊型核潛艇。(2)裝艇情況英國“先鋒”級彈道導(dǎo)彈核潛艇共建造4艘，使用4臺PWR-2壓水堆裝置。4艘“先鋒”級核潛艇已在1999年11月全部建成并服役。英國為了替換“敏捷”級攻擊型核潛艇，使攻擊型核潛艇維持在12艘的水平，決定建造“機敏”級攻擊型核潛艇，即“特拉法加”級第二批艇。1994年7月開始招標(biāo)，1997年3月簽訂開始先建造3艘艇的合同，1999年10月，首艇“機敏”號已開工建造，2005年服役，另外兩艘“伏擊”號和“機巧”號，也將分別在2001年和2002年開始安放龍骨。還要建造另外兩艘的計劃已在1998年得到確認(rèn)。(二)系統(tǒng)組成PWR-2壓水堆裝置采用西方傳統(tǒng)的潛艇壓水堆裝置熱線圖，包括一臺反應(yīng)堆，一、二回路系統(tǒng)，兩臺蒸汽輪機，單軸，泵噴射推進。1。一回路系統(tǒng)該裝置一回路系統(tǒng)包括一臺反應(yīng)堆、2臺蒸汽發(fā)生器、4臺主循環(huán)泵和一臺穩(wěn)壓器。反應(yīng)堆熱功率140MW，可提供軸功率25.73MW(35000hp)。堆的尺寸和PWR-1型反應(yīng)堆大致相同，由此推算，堆芯功率密度約為80MW／m3。堆芯采用板狀燃料元件，鈾鋯合金燃料，鈾235富集度約為70％。C型堆芯工作壽期為10年，正在研究的H型堆芯工作壽期為25年，在艇的服役期內(nèi)可不用更換核燃料。反應(yīng)堆壓力容器采用高疲勞特性和高強度材料鍛造。新反應(yīng)堆改進了事故狀態(tài)下補給水噴淋的方法。一回路冷卻劑進入反應(yīng)堆的溫度為265℃，離開反應(yīng)堆的溫度為280℃。蒸汽發(fā)生器為立式自然循環(huán)型，冷卻劑流經(jīng)管內(nèi)，二回路工質(zhì)流經(jīng)管外，產(chǎn)生2.4MPa，250℃的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離器分離后，蒸汽濕度不超過0.25％，其他設(shè)備基本采用PWR-1型壓水堆裝置一回路設(shè)備。2，二回路系統(tǒng)二回路系統(tǒng)包括兩臺蒸汽輪機、主凝汽器、冷凝泵、給水泵、循環(huán)泵及汽輪發(fā)電機組。對蒸汽輪機進行了改進，并在STF-2模式堆上進行了兩年的試驗才裝艇實用。主凝汽器及其冷凝循環(huán)系統(tǒng)也進行了改進。主凝汽器采用U型管式單管板結(jié)構(gòu)，鈦合金管材，采用鎳鋁銅合金制造循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)件。主冷凝循環(huán)泵的軸密封問題得到解決，而且減小了振動。簡化了凝汽器附屬設(shè)備，提高了抗腐蝕性，減小了尺寸和重量。二回路設(shè)備置于整體浮筏機座上，進一步減小了輻射噪聲。它由PWR-1壓水堆裝置采用的半浮筏結(jié)構(gòu)改進為全浮筏結(jié)構(gòu)，即在高速工況下不必將浮筏鎖定。(三)技術(shù)特點分析及述評1.堆功率明顯增大PWR-2壓水堆功率比PWR-1增大40％，裝置效率為18％，輸出軸功率在25.73MW(35000hF)以上。2.增長了堆芯壽命C型堆芯壽命比第一代潛艇堆堆芯壽命增長了50％。如果H型堆芯試驗成功，可達到與艇同壽命，提高燃料利用率，改善經(jīng)濟性。3.大幅度降低噪聲該型裝置采用了英國多年對潛艇核動力減振降噪的研究成果，包括主要設(shè)備選型、選材、加工精度、配置方式、以及設(shè)備的支撐、吊掛與管路連接等都考慮了降噪效果。二回路采用全浮筏減振機座，高頻硬化減速齒輪，采用泵噴射推進等，使輻射噪聲很低。?A簡化系統(tǒng)和設(shè)備，減小體積和重量該型裝置較PWR-1型壓水堆裝置簡化系統(tǒng)和設(shè)備，主要是二回路系統(tǒng)，如主冷凝系統(tǒng)的設(shè)備及其附屬系統(tǒng)等，縮短了主凝汽器的長度，采用鈦合金管材等改進措施。5.提高了安全可靠性PWR-2型裝置改進了反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)，提高了對失水事故的處理能力。更換了一回路管道材料，可以避免PWR-1裝置發(fā)生裂紋的可能性，改善了堆艙設(shè)備的維修環(huán)境。八、英國PVW-1壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生英國從1960年開始設(shè)計“勇士”級攻擊型核潛艇，決定采用本國研制的NR-2型壓水堆裝置。該堆借鑒了S5W反應(yīng)堆的經(jīng)驗，并在本國的唐瑞潛艇模式堆(DSMP)進行了試驗之后進行研制的，后稱為PWR-1型壓水堆裝置。2.研制計劃(1)計劃內(nèi)容PWR-1壓水堆裝置的研制目標(biāo)是使S5W反應(yīng)堆設(shè)計英國化，但并不是復(fù)制，在性能上也有所改進，如增長堆芯壽命和降低噪聲。PWR-1壓水堆的設(shè)計考驗和堆芯性能試驗在唐瑞潛艇模式堆(DSMP)上進行。DSMP模式堆從1960年開始建造，1961年建成，首先試驗了A型堆芯，裝備了1966年7月開始服役的“勇士”級攻擊型核潛艇，以及1967年10月開始服役的“剛毅”級彈道導(dǎo)彈核潛艇。后來，又試驗了B型堆芯，經(jīng)兩年考驗后，裝備了1973年4月開始服役的“敏捷”級攻擊型核潛艇，并在前兩級核潛艇換料時改裝B型堆芯。1973-1974年對DSMP模式堆進行了改裝，重新起堆后試驗了Z型堆芯，裝備了1983年3月開始服役的“特拉法加”級攻擊型核潛艇，并在“敏捷”級核潛艇換料時改裝z型堆芯。PWR-1型壓水堆裝置在研制試驗中曾遇到許多技術(shù)困難。為了增長堆芯壽命，堆芯體積比S5W-Ⅱ反應(yīng)堆大，因此，壓力容器有所增高。一、二回路有15000條焊縫，由于采用新材料和新的焊接方法，焊接質(zhì)量檢驗比較困難。蒸汽輪機尺寸較大，布置困難。一回路小直徑管道采用鎳基合金，運行中曾發(fā)生裂紋，因晶間腐蝕引起，后來用鉻鉬合金管子替換。運行中一、二回路都曾發(fā)生過因循環(huán)泵引起的泄漏問題。這些技術(shù)問題最后都得到了解決。(2)研制單位PWR-1壓水堆裝置由羅爾斯?羅伊斯聯(lián)合有限公司研究設(shè)計，在DSMP模式堆上進行了試驗研究及運行考驗；維克斯造船工程公司巴羅造船廠負(fù)責(zé)PWR-1壓水堆裝置設(shè)備的制造與安裝。(3)研制時間表1955年英國決定開始建造核潛艇。1958年英國從美國購買了S5W-Ⅱ壓水堆和核燃料。1960年英國開始建造PWR-1壓水堆的模式堆，即唐瑞潛艇模式堆DSMP，于第二年建成。1966年7月裝備PWR-1壓水堆裝置的第一艘核潛艇“勇士”號服役，該堆首次投入使用。1991年10月裝備PWR-1壓水堆裝置的第X艘核潛艇，“特拉法加”級第7艘艇服役。3.使命任務(wù)與裝艇情況(1)使命任務(wù)研制PWR-1壓水堆裝置是為了裝備英國“勇士”級攻擊型核潛艇及“剛毅”級彈道導(dǎo)彈核潛艇，其后成為英國核潛艇通用型壓水堆裝置。(2)裝艇情況PWR-1型壓水堆裝置在1962-1991年間共裝備了“勇士”級、“敏捷”級和“特拉法加”級攻擊型核潛艇，以及“剛毅”級彈道導(dǎo)彈核潛艇等四代核潛艇22艘，裝堆22臺。(二)系統(tǒng)組成PWR-1壓水堆裝置采用西方傳統(tǒng)的潛艇壓水堆裝置熱線圖，包括一臺反應(yīng)堆，一、二回路系統(tǒng)，兩臺蒸汽輪機，單軸(見圖5.5-8)。1.一回路系統(tǒng)PWR-1壓水堆裝置一回路系統(tǒng)包括一臺反應(yīng)堆、兩臺蒸汽發(fā)生器、4臺主循環(huán)泵和一臺穩(wěn)壓器，組成兩個一回路支系統(tǒng)。反應(yīng)堆熱功率為100MW，可提供軸功率18，38MW(25000hp)。壓力容器用低合金鋼制成，其中含1％鉻，0.5％鉬，內(nèi)表面堆焊不銹鋼復(fù)層，殼體通過焊接連接，由圓筒形殼體和橢圓形封頭組成(見圖5.5-9)。堆芯采用板型燃料元件。燃料為鈾鋯合金，鈾235富集度為40％，包殼為錫鋯合金?？刂瓢舨牧蠟殂x，可燃毒物為硼。還設(shè)置了用于事故保護的向冷卻劑注人中子吸收劑系統(tǒng)。A型堆芯壽期可達3000h，B型堆芯為5000h，可運行7年不換核燃料。一回路系統(tǒng)壓力14MPa，冷卻劑進入反應(yīng)堆人口溫度265℃，出口260℃。蒸汽發(fā)生器為立式自然循環(huán)型，由傳熱管、管板和汽水分離器組成，一回路冷卻劑在管內(nèi)流過，二回路水流經(jīng)管外，產(chǎn)生2.4MPa，250℃的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離器分離后，濕度不超過0.25％。一回路主循環(huán)泵為可拆襯套無填封式泵。采用環(huán)形端面密封裝置。為消除縫隙，避免積累放射性腐蝕產(chǎn)物，泵的定子和轉(zhuǎn)子用特制的鎳合金薄壁罩封閉。穩(wěn)壓器為立式圓筒形貯水容器。當(dāng)反應(yīng)堆以額定功率運行時，容器內(nèi)2／3高度充滿水。內(nèi)設(shè)三組電加熱器，調(diào)節(jié)飽和蒸汽壓力。反應(yīng)堆艙上部布置密封通道。生物屏蔽層使用了鉛和聚乙烯材料。在機艙中設(shè)置反應(yīng)堆中央操縱臺、電力系統(tǒng)操縱臺和汽輪機裝置。2.二回路系統(tǒng)PWB-1壓水堆裝置二回路系統(tǒng)也有兩條平行的支回路分系統(tǒng)。每個支回路包括汽輪機、主凝汽器、凝水泵、給水泵和循環(huán)泵，以及配有凝汽器和輔機的汽輪發(fā)電機組。兩臺汽輪機經(jīng)兩級減速器驅(qū)動一根軸。裝置效率為18％，軸功率18.38MW(25000hp)。凝汽器采用了雙管板結(jié)構(gòu)。兩臺汽輪發(fā)電機組功率各為1700kW，輸出頻率60Hz，電壓450V的三相交流電。兩臺應(yīng)急柴油發(fā)電機功率294kW。為了減振降噪，二回路采取了浮筏機座減振(見圖5.5?10)，將主汽輪機，減速齒輪箱、凝汽器和汽輪發(fā)電機組等裝在一個大型機械底座上。浮筏分兩型，n型為半浮筏，在高速工況時必須將浮筏鎖定。它裝備了“勇士”級等兩級核潛艇。P2型為全浮筏，高速工況時不必鎖定。它裝備了以后各級核潛艇。(三)技術(shù)特點分析及述評1.保持了S5W反應(yīng)堆的特點PWR-1型反應(yīng)堆保持了S5W反應(yīng)堆的主要技術(shù)特點，如采用板型燃料元件，高濃鈾，較大的初始裝載量，采用可燃毒物控制后備反應(yīng)性等，因而堆的功率大，堆芯壽期長，噪聲較低。但冷卻劑雙流程流經(jīng)堆芯，對安全不利。2.采用浮筏減振，降噪效果好英國率先采用浮筏減振，降噪效果好，后來推廣到美國等其他國家在核潛艇上應(yīng)用。3.簡化了系統(tǒng)和設(shè)備該型裝置經(jīng)過在模式堆的實驗和考核，使系統(tǒng)設(shè)計更加合理，簡化了系統(tǒng)和設(shè)備，如減少了堆艙遠距離控制閥，減少了二回路的閥門和接頭的數(shù)量，使結(jié)構(gòu)簡化。4.一回路管道材料性能差一回路管道采用了不銹鋼管材，后來在運行中發(fā)生腐蝕裂紋，1991年曾因此使4艘彈道導(dǎo)彈核潛艇全部停運更換管道，“敏捷”號攻擊型核潛艇也因此提前退役。九、法國K15一體化壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生法國為了保證彈道導(dǎo)彈核潛艇的后續(xù)力量，于1981年決定建造6艘第三代“凱旋”級彈道導(dǎo)彈核潛艇，后改為4艘。該級艇采用了法國“戴高樂”級核動力航空母艦的K15一體化壓水堆裝置。2.研制計劃(1)計劃內(nèi)容K15一體化壓水堆裝置在CAS48一體化壓水堆裝置基礎(chǔ)上發(fā)展。CAS48一體化壓水堆裝置裝備了“寶石”級攻擊型核潛艇。K15反應(yīng)堆裝置的發(fā)展目標(biāo)是：①增大單堆功率至150MW；②采用浮筏等措施降低噪聲；③提高安全可靠性。CAS48一體化壓水堆裝置于70年代初期開始發(fā)展，1983年2月首次裝備“紅寶石”號攻擊型核潛艇并服役。法國海軍于1982年開始發(fā)展計劃用于“戴高樂”號核動力航空母艦的K15一體化壓水堆，投資1億法郎改建了CAP陸上模式堆，裝有K15堆芯，進行試驗研究。K15反應(yīng)堆在設(shè)計中采用了較大的壓力容器，增加了堆芯中冷卻劑的流通截面，減小流動阻力，提高自然循環(huán)能力，采用浮筏減振和電力推進技術(shù)。該堆于1994年在“凱旋”號彈道導(dǎo)彈核潛艇上開始投入運行。(2)研制單位K15一體化壓水堆裝置的研制由法國原子能委員會核推進部領(lǐng)導(dǎo)，設(shè)計研究工作由薩克萊核研究中心負(fù)責(zé)，試驗研究由卡達拉希核研究中心負(fù)責(zé)，建造工作由法國原子技術(shù)公司承擔(dān)。(3)研制時間表1980年9月決定建造“戴高樂”級核動力航空母艦。1981年決定建造“凱旋”級彈道導(dǎo)彈核潛艇。1982年開始發(fā)展K15一體化壓水堆，投資1億法郎改建CAP陸上模式堆。1983年2月CAS48一體化壓水堆投入運行。1986年6月“凱旋”號核潛艇開工建造。1987年11月“戴高樂”號核航母開工建造。1993年7月“凱旋”號核潛艇下水。1994年5月“戴高樂”號核航母下水。1995年裝有K15堆芯的陸上模式堆支承結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重裂紋。1997年3月“凱旋”號核潛艇服役。3.使命任務(wù)與裝艇情況(1)使命任務(wù)K15一體化自然循環(huán)壓水堆裝置為裝備“戴高樂”級核動力航空母艦而研制，而RY.裝備了“凱旋”級彈道導(dǎo)彈核潛艇。(2)裝艇情況K15一體化壓水堆裝置將裝備2艘“戴高樂”級核動力航母，每艦裝堆2臺，4艘“凱旋”級核潛艇，每艇裝堆1臺，預(yù)計總裝堆8臺。“戴高樂”號核動力航母，已于1994年5月7日下水，2000年3月服役?！皠P旋”級核潛艇4艘已開工建造。前兩艘“凱旋”號和“勇猛”號已分別在1997年3月和1999年12月服役。(二)系統(tǒng)組成“戴高樂”級核航母采用的K15一體化壓水堆裝置為雙堆熱線圖(見圖5。5-11)。實際上是兩套核動力裝置，雙軸推進，軸功率61MW(83000hp)，航速27h?！皠P旋”級核潛艇采用一臺K15一體化壓水堆裝置，相當(dāng)于“戴高樂”號核航母的一套核動力裝置，軸功率30.5MW(41500hP)，水下航速25h。K15反應(yīng)堆熱功率150MW，采用U02板狀燃料組件，包殼材料為鋯4合金，U235富集度約為凹％。冷卻劑3流程經(jīng)過堆芯，可載走更多熱量。一臺蒸汽發(fā)生器坐在反應(yīng)堆頂蓋上，成一體化布置。反應(yīng)堆在不開動主泵時，可達額定功率49％，靠冷卻劑自然循環(huán)工作。一回路系統(tǒng)有兩臺主循環(huán)泵，直接和壓力容器相連，還有兩臺穩(wěn)壓器(見圖5.5-12)。每套K15壓水堆裝置的二回路系統(tǒng)有兩臺主汽輪齒輪機組推動一根軸。在推進軸上還裝有主電動機，它由汽輪發(fā)電機、蓄電池組或應(yīng)急柴油發(fā)電機組供電。為降低噪聲，二回路設(shè)備采用整體浮筏機座?！皠P旋”級核潛艇采用了泵噴射推進。(三)技術(shù)特點分析及述評K15一體化自然循環(huán)壓水堆裝置，是沿著法國獨特的技術(shù)路線發(fā)展的第三代標(biāo)準(zhǔn)化核動力裝置，具有如下技術(shù)特點：1.功率大K15反應(yīng)堆熱功率150MW，可提供軸功率30.5MW(41500hp)，可推進排水量14335t的核潛艇，航速達25h，其功率與美國S6G壓水堆相當(dāng)。2.堆芯壽命長K15反應(yīng)堆是CAS48反應(yīng)堆的擴展型，堆芯具有25年壽期，可以和艇同壽命，不用換料。3.一體化布置該型堆采用一體化布置，體積小，重量輕，減化系統(tǒng)和設(shè)備，自然循環(huán)能力高達49％，對降噪和安全性有利。4.噪聲低該型動力裝置在中、低速航行時可不用開動主循環(huán)泵，低噪聲航行采用電力推進、泵噴射推進，浮筏減振，因而噪聲低，據(jù)稱比美海軍“俄亥俄”級核潛艇噪聲還低。十、法國CAS48一體化壓水堆裝置(一)研制背景與計劃1.型號的產(chǎn)生1965年11月，法國海軍最高委員會決定研制第一艘攻擊型核潛艇，開始稱“普羅旺斯”號(SNA72)，于1972年完成初步設(shè)計，并于1973年獲得通過，后改為“紅寶石”號，1976年12月開工建造。該級艇采用CAS48一體化壓水堆裝置。為了建造該堆，首先建造了CAP陸上模式堆。2.研制計劃(1)計劃內(nèi)容CA848一體化壓水堆裝置有別于以前其他國家采用的分散布置型壓水堆裝置，和法國自己研制的裝備“威嚴(yán)”級彈道導(dǎo)彈核潛艇的PAT分散布置壓水堆也不相同。它所要裝備的SNA72攻擊型核潛艇水下排水量只有2670t，是世界上最小的核潛艇。它的研制目標(biāo)是：①體積小，重量輕；②設(shè)備系統(tǒng)簡化；③自然循環(huán)能力高，運行安全可靠；④中、低速工況不用主泵，噪聲低。為了研制第二代壓水堆CAS48一體化反應(yīng)堆，法國首先于1971年7月決定在卡達拉希，建造CAP一體化陸上模式堆。1974年初安裝安全殼和蒸汽發(fā)生器，1974年4月開始進行非核試驗。1975年11月達到臨界，12月達到滿功率運行。1976年初訂購首艇“紅寶石”號，同年12月11日開工建造。該艇于1979年7月下水后，對CAS48反應(yīng)堆進行了試驗，1983年2月服役。(2)研制單位CAS48一體化壓水堆裝置的研制工作，由法國原子能委員會核推進部領(lǐng)導(dǎo)，設(shè)計研究工作由薩克萊核研究中心負(fù)責(zé)，試驗研究工作由卡達拉希核研究中心負(fù)責(zé)，建造工作由法國原子技術(shù)公司承擔(dān)。(3)研制時間表1965年11月決定建造SNA72攻擊型核潛艇。1971年7月決定建造CAP一體化陸上模式堆。1972年完成SNA72攻擊型核潛艇初步設(shè)計。1975年12月CAP模式堆達到滿功率運行。1976年12月“紅寶石”號攻擊型核潛艇開工建造。1983年2月“紅寶石”號攻擊型核潛艇服役。1993年7月“寶石”級攻擊型核