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第1章 概述1

1.1 引言1

1.2 船用核动力的基本类型2

1.2.1 核潜艇3

1.2.2 核动力航母3

1.2.3 核动力巡洋舰4

1.2.4 核动力深海装备4

1.2.5 核动力破冰船4

1.2.6 核动力商船5

1.3 船用核动力的设计特点及发展趋势5

1.3.1 设计特点5

1.3.2 发展趋势5

参考文献7

第2章 核反应堆9

2.1 概述9

2.2 核反应堆物理10

2.2.1 核反应堆物理理论10

2.2.2 反应堆核设计29

2.2.3 反应堆核设计软件30

2.2.4 设计验证31

2.3 反应堆热工水力33

2.3.1 概述33

2.3.2 反应堆传热学33

2.3.3 反应堆水力学42

2.3.4 反应堆热工水力设计49

2.3.5 反应堆热工水力实验60

2.4 燃料组件及其相关组件61

2.4.1 燃料组件61

2.4.2 燃料相关组件79

2.5 反应堆压力容器84

2.5.1 概述84

2.5.2 结构简介84

2.5.3 材料88

2.5.4 设计分析及验证93

2.6 控制棒驱动机构93

2.6.1 概述93

2.6.2 结构简介93

2.6.3 材料94

2.6.4 设计分析与验证94

2.7 反应堆堆内构件95

2.7.1 概述95

2.7.2 结构简介95

2.7.3 材料97

2.7.4 设计分析与验证99

2.8 反应堆支承及屏蔽100

2.8.1 概述100

2.8.2 结构简介100

2.8.3 反应堆屏蔽设计101

2.8.4 屏蔽材料101

2.8.5 反应堆支承材料104

2.8.6 设计分析107

第3章 反应堆冷却剂系统111

3.1 系统简述111

3.1.1 系统功能111

3.1.2 系统组成111

3.1.3 系统流程111

3.2 设计要求113

3.3 系统布置114

3.3.1 分散式布置115

3.3.2 紧凑式布置115

3.3.3 一体化布置115

3.4 系统特性设计116

3.4.1 冷却剂平均温度恒定运行方案116

3.4.2 蒸汽压力恒定运行方案117

3.4.3 折中方案117

3.4.4 直流蒸汽发生器的静态特性118

3.5 主要设备简介119

3.5.1 蒸汽发生器119

3.5.2 反应堆冷却剂泵133

3.5.3 反应堆冷却剂管道137

3.6 反应堆冷却剂水化学139

参考文献142

第4章 核辅助系统143

4.1 系统简介143

4.2 压力安全系统144

4.2.1 系统描述144

4.2.2 设备描述146

4.3 余热排出系统148

4.3.1 系统描述149

4.3.2 设备描述150

4.4 补水系统150

4.4.1 系统描述150

4.4.2 设备描述151

4.5 设备冷却水系统151

4.5.1 系统描述151

4.5.2 设备描述152

4.6 净化系统153

4.6.1 系统描述153

4.6.2 设备描述154

4.7 阀门155

4.7.1 概述155

4.7.2 切断类阀门156

4.7.3 安全阀158

4.7.4 止回阀158

4.7.5 调节阀159

4.7.6 阀门可靠性159

参考文献161

第5章 专设安全系统163

5.1 概述163

5.1.1 专设安全系统的设计原则163

5.1.2 专设安全系统的确定依据164

5.1.3 船用核动力装置专设安全系统的设计特点164

5.2 应急堆芯冷却系统166

5.2.1 安全注射系统166

5.2.2 应急余热排出系统167

5.3 堆舱排热系统170

5.4 消氢系统170

5.5 第二套停堆系统172

5.6 安全注射系统设计流程案例分析172

参考文献174

第6章 仪表与控制系统175

6.1 概述175

6.1.1 仪表与控制系统功能175

6.1.2 设计原则176

6.1.3 总体结构和特点176

6.2 核测量系统178

6.2.1 系统功能178

6.2.2 堆外核测量探测器基本原理179

6.2.3 系统和设备描述180

6.3 过程测量与控制系统182

6.3.1 过程测量系统182

6.3.2 过程控制系统184

6.4 反应堆功率调节系统189

6.4.1 系统功能189

6.4.2 反应堆功率调节的基本原理191

6.4.3 设计制约因素195

6.4.4 系统和设备描述196

6.5 反应堆保护系统197

6.5.1 系统功能197

6.5.2 系统设计原则198

6.5.3 系统和设备描述200

6.6 控制棒控制与棒位测量系统202

6.6.1 系统功能202

6.6.2 系统和设备描述203

6.7 泵与阀门电气控制系统205

6.7.1 系统功能205

6.7.2 系统和设备描述206

6.8 人机信息显示及操纵系统207

6.8.1 系统功能207

6.8.2 系统设计原则208

6.8.3 系统和设备描述209

6.9 仪表与控制系统的数字化210

6.9.1 技术发展概况210

6.9.2 数字化仪表与控制系统的技术方案212

参考文献216

第7章 蒸汽动力转换系统217

7.1 概述217

7.2 蒸汽系统219

7.2.1 系统描述219

7.2.2 设备描述220

7.2.3 系统运行220

7.3 凝水和给水系统220

7.3.1 系统描述220

7.3.2 设备描述221

7.3.3 系统运行223

7.4 蒸汽排放系统223

7.4.1 系统描述223

7.4.2 设备描述224

7.5 循环冷却水系统225

7.6 汽轮齿轮机组226

7.6.1 汽轮机227

7.6.2 齿轮减速器228

7.6.3 冷凝器228

7.7 汽轮发电机组228

参考文献229

第8章 源项与辐射防护231

8.1 辐射防护概念及原则231

8.1.1 辐射防护概念231

8.1.2 核动力装置电离辐射来源233

8.1.3 辐射防护基本原则233

8.1.4 辐射防护剂量限值234

8.1.5 船用核动力辐射防护设计原则234

8.1.6 船用核动力辐射防护特点236

8.2 源项设计236

8.2.1 概述236

8.2.2 正常运行源项236

8.2.3 事故状态源项238

8.3 辐射防护设施239

8.4 辐射防护工作管理240

8.4.1 辐射分区管理240

8.4.2 应急计划240

8.4.3 核动力装置各阶段辐射防护要求240

参考文献242

第9章 减振降噪243

9.1 概述243

9.2 振动噪声源及传递路径243

9.3 振动噪声控制措施243

9.3.1 振动噪声控制措施244

9.3.2 传递路径隔振244

参考文献246

第10章 力学分析与评定247

10.1 概述247

10.2 力学分析的主要理论248

10.2.1 系统和设备抗冲击分析理论248

10.2.2 结构应力分析理论257

10.3 力学分析的主要方法261

10.3.1 理论分析方法261

10.3.2 有限元数值模拟方法262

10.3.3 实验研究方法263

10.4 力学分析的主要内容264

10.4.1 系统和设备载荷分配264

10.4.2 结构和部件应力分析266

10.5 分析与评价269

10.5.1 系统和设备载荷分配269

10.5.2 结构和部件应力分析272

10.5.3 分析实例273

参考文献276

第11章 可靠性和维修性设计277

11.1 概述277

11.2 可靠性维修性管理277

11.3 可靠性设计与分析279

11.3.1 可靠性要求279

11.3.2 可靠性设计方法280

11.4 维修性设计与分析284

11.4.1 维修性要求285

11.4.2 维修性定性设计286

11.4.3 维修性分配与预计287

11.5 可靠性试验与评价288

11.5.1 环境应力筛选试验289

11.5.2 可靠性增长试验289

11.5.3 可靠性鉴定试验和可靠性验收试验289

参考文献290

第12章 事故安全分析291

12.1 概述291

12.2 事故分析方法291

12.2.1 确定论事故分析292

12.2.2 概率安全分析295

12.3 设计基准事故分类及其分析要求296

12.3.1 事故分类及限值准则296

12.3.2 反应性引入事故298

12.3.3 失流事故299

12.3.4 热阱丧失事故299

12.3.5 蒸汽发生器传热管破裂300

12.3.6 失水事故300

12.3.7 全船断电事故301

12.3.8 未能紧急停堆的各种预期瞬态301

12.4 事故分析实例302

12.4.1 全船断电事故的起因302

12.4.2 全船断电事故发生频率及限制准则302

12.4.3 全船断电事故分析方法与假设303

12.4.4 全船断电事故分析结果303

12.5 严重事故304

12.5.1 严重事故主要现象及过程304

12.5.2 严重事故预防与缓解305

参考文献307

第13章 运行及运行分析309

13.1 概述309

13.2 运行310

13.2.1 初次冷启动310

13.2.2 正常冷启动310

13.2.3 稳定功率运行311

13.2.4 变工况运行312

13.2.5 自然循环运行312

13.2.6 反应堆系统冷停堆312

13.2.7 反应堆系统热停堆和热启动313

13.2.8 反应堆异常工况运行314

13.3 反应堆事故工况运行分析316

13.3.1 目的316

13.3.2 方法316

13.3.3 内容316

13.4 运行分析实例317

13.4.1 强迫循环与自然循环转换分析317

13.4.2 失水事故运行分析321

参考文献324

第14章 事故管理325

14.1 概述325

14.2 事故管理目标326

14.3 事故管理方法327

14.4 事故管理对象328

14.5 典型事故热工水力现象诊断方法329

14.6 事故的应急330

第15章 老化管理337

15.1 老化管理的概念337

15.1.1 老化及老化管理的概念337

15.1.2 系统老化管理的方法337

15.1.3 老化管理与现有运行管理之间的关系339

15.1.4 船用核动力老化管理的目的及意义339

15.2 老化管理的发展现状340

15.3 老化管理策略342

15.3.1 概述342

15.3.2 设计342

15.3.3 制造和建造342

15.3.4 调试343

15.3.5 运行343

15.3.6 退役343

15.4 运行期间的老化管理344

15.4.1 老化敏感系统及设备的筛选344

15.4.2 船用核动力装置老化管理大纲347

15.4.3 老化敏感设备的老化机理分析348

15.4.4 设备老化管理大纲351

15.4.5 老化管理数据的收集和保存353

15.4.6 老化敏感设备的实际状态评价354

15.4.7 老化管理评审354

15.5 老化管理在延寿上的应用355

15.5.1 老化管理成果在延寿论证上的应用355

15.5.2 延寿期间老化管理的要求355

第16章 试验验证357

16.1 概述357

16.2 船用核动力试验分类357

16.3 系统综合验证试验359

16.3.1 系统综合验证试验作用359

16.3.2 系统综合验证试验内容359

16.4 反应堆物理启动试验360

16.4.1 物理启动试验的定义360

16.4.2 物理启动试验的阶段360

16.4.3 物理启动试验内容简介360

16.5 系泊和航行试验361

16.5.1 概述361

16.5.2 系泊试验362

16.5.3 航行试验364

16.6 工程模式堆工程考核试验365

16.6.1 工程模式堆的意义及作用365

16.6.2 工程模式堆工程考核试验内容366

16.6.3 国外工程模式堆的发展366

16.6.4 工程模式堆发展趋势367

16.7 虚拟试验与数字化反应堆系统仿真验证368

16.7.1 虚拟试验368

16.7.2 数字化反应堆的定义和作用368

16.7.3 国外数字化反应堆研究概况369

16.7.4 数字化反应堆发展的技术路线371

参考文献372

第17章 反应堆装卸料373

17.1 概述373

17.1.1 系统功能373

17.1.2 系统组成373

17.1.3 主要工艺流程374

17.1.4 设计原则374

17.2 反应堆装料375

17.2.1 反应堆装料技术375

17.2.2 反应堆装料工艺376

17.2.3 反应堆装料主要设备376

17.3 反应堆卸料376

17.3.1 反应堆卸料技术376

17.3.2 反应堆卸料工艺377

17.3.3 反应堆卸料主要设备377

17.4 反应堆换料的设计378

17.4.1 材料选择378

17.4.2 冷却设计379

17.4.3 临界安全评定380

17.4.4 工业安全设计380

17.4.5 辐射防护安全设计381

第18章 船用核动力装置退役383

18.1 概述383

18.2 退役方案研究383

18.2.1 国外退役方案385

18.2.2 国内退役方案387

18.3 退役前核动力装置状态研究387

18.3.1 反应堆运行史调查387

18.3.2 放射性存留量计算与测量387

18.3.3 反应堆剩余释热计算和相关温度测量388

18.3.4 反应堆控制棒棒位勘验389

18.3.5 泵、阀及系统性能测试389

18.4 反应堆退役389

18.4.1 退役程序389

18.4.2 退役准备390

18.4.3 反应堆卸料390

18.4.4 去污391

18.5 堆舱内回路系统及其他设备退役392

18.6 放射性废物处理393

18.7 辐射防护与安全393

18.7.1 工作场地划分与管理394

18.7.2 作业人员管理394

18.7.3 辐射防护安全措施394

18.7.4 加强辐射监测395

索引397