自然循环反应堆的原理是什么

应该叫“自然循环压水堆”。
潜艇核动力装置的自然循环能力是衡量其安全可靠性能的重要标志之一,所以各国都在竭尽全力提高自然循环能力。所谓自然循环能力是指：不用冷却剂泵推动，仅靠冷却水的自动对流就能带走核反应堆堆芯热量的能力，这种能力越大越好。
一、提高自然循环能力好在哪里
1.核反应堆运行时降低潜艇噪声
反应堆的冷却剂泵是核潜艇发出噪声的主要来源之一，影响其航行的隐蔽性。如果在某种航速以下不用启动冷却剂泵就可以带出核反应堆内的热量，那么潜艇向外的辐射噪声会降低不小，必然会改善核潜艇行动的安静性。自然循环就可以做到这一点。
2.核反应堆停运时自动带走堆内剩余释热
核反应堆停堆后，由于缓发中子的存在和裂变产物的β、γ衰变，仍会形成一个剩余热源，在停堆后１０秒钟内，缓发中子的发热是很可观的，而裂变产物的衰变则要延续好多年。如果有较高的自然循环能力，停堆以后反应堆冷却水仍会继续自动流动，继续冷却核反应堆堆芯；特别适当核反应堆运行中冷却剂泵因故障不能运转时，自然循环能力的作用便尤为明显，因为反应堆可以靠自然循环能力自动冷却堆芯，避免燃料元件和堆芯结构可能出现过热甚至烧毁事故。

二、影响自然循环能力的主要因素
　　1.反应堆管路流体阻力
早期的潜艇核动力装置都采用典型的分散布置形式，即把核反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵等设备单独设置，通过很长的管道把它们连接成闭合回路。试验表明，当整个回路流道越长、形状和流动方向越复杂、流量越低时，流体流动的阻力也越大，自然循环能力也越低。
2.核反应堆堆芯与蒸汽发生器的位差
　　蒸汽发生器是“冷源”，位置比堆芯（热源）高，蒸发器与核反应堆堆芯之间的位差越大，位能就越大，产生的动能也大，自然循环能力也容易提高。简而言之，相对于核反应堆来说，如果蒸汽发生器的位置越高，那么冷却水从蒸汽发生器“倾倒”向核反应堆的“劲”越大，自然循环能力也越高；反之亦然。冷水重，自然向下流，堆芯的水是热的，比较轻，自动向上升，产生对流。
　　3.冷却剂温差
　　流经核反应堆内的冷却剂温度比流经蒸汽发生器内的载热剂温度高。温度高的水密度也小，反之亦然。温差形成了密度差，即温度低、密度大、重量重。这样，蒸汽发生器内的水会靠重力自动下沉到位置较低的核反应堆中去，核反应堆中的水也会自动上浮，温差越大，这种推动力越大。
三、提高核动力装置自然循环能力的途径
1.减小回路流阻，加大回路流量
　　一般的办法是采用“紧凑布置”，即缩短主管道长度、减少弯管，加大主管道直径，这实际上仍然没有摆脱分散布置的格局；或者采用“半一体化布置”，即取消阀门，将蒸汽发生器、主冷却剂泵与核反应堆压力容器以超短管联接成为半一体；比较彻底的办法是残哟“一体化布置”，把蒸汽发生器置入核反应堆压力容器中，这样虽然核反应堆堆芯和蒸汽发生器之间高度差很小，对自然循环不利；但由于完全取消了冷却剂系统中的管道连结，使冷却剂阻力大大减小，且完全杜绝了由于管道破损引起的泄漏事故（即核反应堆失水事故），其对自然循环能力和安全的贡献远远大于位差造成的损失；另外还应尽量简化核反应堆堆芯结构，使流道顺畅。
2.提高核反应堆与蒸汽发生器之间的高度差
　　在潜艇核反应堆舱空间容许的条件下，尽量抬高蒸汽发生器的高度，减小蒸汽发生器本身的长度；同时尽可能降低核反应堆堆芯的高度。由于潜艇的舱室空间有限，蒸汽发生器与核反应堆堆芯的位差不可能过大，所以在核潜艇上欲以提高两者位差，潜力不大。
　　3.拉大核反应堆和蒸汽发生器中冷却水的温度差
　　用加大核反应堆和蒸汽发生器中的冷却水温差（即密度差）的办法，达到提高冷却剂上浮升力的目的，如：为了使蒸汽发生器中的冷却水“更冷”，可加大二回路在蒸汽发生器里的给水量和降低给水温度，从结构上改善蒸汽发生器热交换能力等；同时提高核反应堆堆芯平均温度。
　 四、国外潜艇核动力装置自然循环能力现状及发展
潜艇核动力装置的布置形式基本走的是“分散布置——紧凑布置—— 半一体化—— 一体化”的循序渐进的路子，各国都把提高自然循环能力作为核动力装置追求的重要指标。目前绝大部分都已发展为紧凑布置或半一体化核反应堆，自然循环能力明显提高。
法国是最先在核潜艇上采用一体化反应堆的，早在1971年服役的第一艘弹道导弹核潜艇“可畏”号上就使用了ＰＡＴ型半一体化核反应堆（冷却剂泵在核反应堆内）；1982年又在“红宝石”级攻击型核潜艇上使用ＣＡＰ型一体化反应堆（蒸汽发生器和冷却剂泵均在核反应堆压力容器内，自然循环能力达30％），目前法国核潜艇全部是自然循环压水堆。

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