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船舶核动力技术发展和展望
1
作者 胡可一 王冰 《船舶》 2025年第5期1-13,共13页
随着海事业脱碳化进程的不断发展,特别是国际海事组织海洋环境保护委员会第80次会议提出在2050年实现净零排放的目标后,液氨、液氢、绿色甲醇、液化天然气等低碳/零碳燃料成为业界热点,相关规模化应用持续加速,核能作为清洁能源之一也... 随着海事业脱碳化进程的不断发展,特别是国际海事组织海洋环境保护委员会第80次会议提出在2050年实现净零排放的目标后,液氨、液氢、绿色甲醇、液化天然气等低碳/零碳燃料成为业界热点,相关规模化应用持续加速,核能作为清洁能源之一也引起广泛关注。随着第四代小型模块化反应堆(small modular reactor,SMR)技术的发展,其在提升反应堆本质安全属性的同时,也降低了辐射泄漏的风险,使核动力成为大型商船推进方式的可行方案。该文从海事业脱碳需求出发,概述了目前船舶核动力推进方式,重点关注第四代SMR的最新技术发展,分析其作为船用小堆的发展潜力,并提出船用小堆上船应用需关注的关键因素。此外,该文还重点分析了熔盐反应堆(特别是钍基固态熔盐反应堆)在民用船舶领域独特的应用优势,并对SMR在苏伊士型油轮、超大型集装箱船和浮动供电平台上的应用进行分析和展望,以期为船舶核动力的后续工程化应用提供理论支撑和参考。 展开更多
关键词 航运脱碳 船舶核动力 小型模块化反应堆 船用小堆 熔盐反应堆 钍基燃料
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基于子空间映射的船舶核动力二回路系统闭环故障诊断方法研究
2
作者 乔新宇 李献领 +3 位作者 罗浩 徐晓艺 宁哲远 王豪 《热能动力工程》 北大核心 2025年第6期165-171,共7页
为进一步提高船舶核动力二回路系统的安全性与可靠性,提出基于子空间映射的船舶核动力二回路系统闭环故障诊断方法。首先,考虑船舶核动力二回路系统闭环控制结构,构造与噪声项无关的辅助矩阵,实现辅助矩阵与噪声之间的解耦;然后,对辅助... 为进一步提高船舶核动力二回路系统的安全性与可靠性,提出基于子空间映射的船舶核动力二回路系统闭环故障诊断方法。首先,考虑船舶核动力二回路系统闭环控制结构,构造与噪声项无关的辅助矩阵,实现辅助矩阵与噪声之间的解耦;然后,对辅助矩阵与输出矩阵进行乔累斯基(Cholesky)分解,求解出二回路系统数据驱动残差观测器,即稳定核描述(Stable Kernel Representation,SKR);同时,根据训练的输入和输出数据设计阈值、检验统计量与故障检测逻辑,并通过测试的输入和输出数据对二回路系统进行故障诊断;最后,在二回路系统的凝给水泵和冷凝器上进行算法实验测试。实验结果验证说明所提方法可以有效的检测二回路系统发生故障诊断。 展开更多
关键词 二回路系统 子空间方法 闭环故障诊断 稳定核描述
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船用核动力应用进展及前景
3
作者 张陈 刘聪 王国浩 《珠江水运》 2025年第1期132-134,共3页
本文主要介绍了船用核动力的国内外研究现状;船舶核动力装置技术发展的趋势和特点,包括船用核堆的不断优化和核动力船舶的民用化;我国发展核动力船舶的可行性分析,主要从经济性和技术性两个方面进行探讨;我国政府对发展核动力船舶的规... 本文主要介绍了船用核动力的国内外研究现状;船舶核动力装置技术发展的趋势和特点,包括船用核堆的不断优化和核动力船舶的民用化;我国发展核动力船舶的可行性分析,主要从经济性和技术性两个方面进行探讨;我国政府对发展核动力船舶的规划和展望,以期为船用核动力发展提供支持。 展开更多
关键词 核能 核反应堆 核动力船舶 民用核动力
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掘锚一体机非线性抗干扰控制参数优化方法分析
4
作者 李义安 《凿岩机械气动工具》 2025年第9期66-68,共3页
针对掘锚一体机在复杂地下环境中受非线性干扰影响,导致控制精度低、掘进效率不足的问题,文章研究了掘锚一体机非线性抗干扰控制参数优化方法,以提高设备稳定性与效率。基于设备机械结构及高频振动、微小间隙等非线性因素,用最小二乘法... 针对掘锚一体机在复杂地下环境中受非线性干扰影响,导致控制精度低、掘进效率不足的问题,文章研究了掘锚一体机非线性抗干扰控制参数优化方法,以提高设备稳定性与效率。基于设备机械结构及高频振动、微小间隙等非线性因素,用最小二乘法辨识非线性参数,构建分段非线性系统数学模型。设计动态性能与鲁棒性指标,加权求和形成综合指标,引入灰狼优化算法迭代寻优,以优化控制参数配置。实验表明,应用该方法后,掘锚一体机3.5h内有效掘土量超30t,抗干扰能力显著增强,掘进效率也有大幅提高。 展开更多
关键词 掘锚一体机 非线性分析 抗干扰控制 参数优化
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超高核心筒斜墙施工模架装备技术分析
5
作者 徐磊 陈佳茹 +2 位作者 陈彦孜 沈阳 蒲洋 《安徽建筑》 2025年第10期3-8,共6页
文章结合张江科学之门东塔项目,针对超高层核心筒斜墙结构施工需求与技术难点,对基于数字模拟的装备拓扑关系与复杂工况下模架平台结构安全性进行分析,采用整体钢平台模架体系变形调整技术,建立钢平台承力构件调整措施、平台构件切割施... 文章结合张江科学之门东塔项目,针对超高层核心筒斜墙结构施工需求与技术难点,对基于数字模拟的装备拓扑关系与复杂工况下模架平台结构安全性进行分析,采用整体钢平台模架体系变形调整技术,建立钢平台承力构件调整措施、平台构件切割施工措施、外挂脚手架平移及变形施工措施、全封闭安全防护措施等关键技术措施,将斜墙结构变形控制在4mm以内,顺利实现了超高空斜墙结构施工,保证了核心筒结构的连续性。 展开更多
关键词 超高层建筑 斜墙 钢平台变形 安全防护
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空间小堆内切结构阴影式屏蔽体屏蔽与减重特性研究
6
作者 谢林 廖浩仰 +5 位作者 赵富龙 王宪礴 李宇峰 王旭 谭思超 田瑞峰 《核动力工程》 CSCD 北大核心 2024年第S2期115-121,共7页
核动力航天器阴影式屏蔽体质量与任务需求功率呈正相关,针对大功率航天器辐射屏蔽所需质量过大同时质量限制较大的情况,进行了阴影式屏蔽体结构优化,提出了结构优化方案和屏蔽体综合性能分析方法。利用蒙特卡罗方法对采用内切结构的阴... 核动力航天器阴影式屏蔽体质量与任务需求功率呈正相关,针对大功率航天器辐射屏蔽所需质量过大同时质量限制较大的情况,进行了阴影式屏蔽体结构优化,提出了结构优化方案和屏蔽体综合性能分析方法。利用蒙特卡罗方法对采用内切结构的阴影式屏蔽体内部和后部区域开展中子输运计算,分析了不同内切方案对屏蔽体屏蔽效果和减重效果及两者结合的综合性能的影响。结果表明,在屏蔽效果权重因子0.4、减重效果权重因子0.6的方案下,采用不超过4 cm内切圆直径的尾部内切圆环方案相较于原方案在屏蔽综合性能上有所提升;采用氢化锂相比于碳化硼材料具有更优的屏蔽体综合性能,可以在不过大影响屏蔽体的屏蔽能力下实现减重,能够为后续开展大功率核动力航天器的屏蔽减重方法研究提供思路和分析方法。 展开更多
关键词 核动力航天器 阴影式屏蔽体 内切结构 减重 屏蔽综合性能
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船用堆核事故状态下源项特性及计算方法研究 被引量:17
7
作者 吴斌 贾铭椿 龚军军 《海军工程大学学报》 CAS 2003年第5期87-90,共4页
对船用堆核事故状态下的源项特性进行了描述,并对源项估算的数学模型和计算方法进行了研究和探讨;提出了快速估算法,进行了比对计算;在计算过程中对一些不确定参数用核电站的值代替,并采取适当的缩放,简化了计算过程.计算结果表明这样... 对船用堆核事故状态下的源项特性进行了描述,并对源项估算的数学模型和计算方法进行了研究和探讨;提出了快速估算法,进行了比对计算;在计算过程中对一些不确定参数用核电站的值代替,并采取适当的缩放,简化了计算过程.计算结果表明这样处理是可靠的. 展开更多
关键词 船舶 核事故 事故源项 数学模型 快速估算法 核能
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浮动式反应堆事故多舱室三维流动对气溶胶重力沉降影响的数值模拟
8
作者 刘哲 杨亚鹏 +1 位作者 冯宗洋 李国强 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期904-915,共12页
基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在静态流场及三维流动情况下的气溶胶重力沉降进行仿真分析,可得到如下结论:多舱室的气溶胶输运受热工水力影响,在由堆舱输运至机舱时被水蒸气裹挟主要分布在机舱上部,不均匀性使机舱内重力... 基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在静态流场及三维流动情况下的气溶胶重力沉降进行仿真分析,可得到如下结论:多舱室的气溶胶输运受热工水力影响,在由堆舱输运至机舱时被水蒸气裹挟主要分布在机舱上部,不均匀性使机舱内重力去除效率逐渐增加。静态下的CFD重力沉降计算结果与集总参数法计算误差在20%之内,但静态下重力沉降高度不断下降,不能假设均匀分布。三维流场的湍流效应会增加重力沉降速率,对于大粒径颗粒来说,主导作用依然是重力沉降,然而小粒径颗粒的主导作用变为湍流沉积,同时沉降特征曲线由线性分布变为指数分布。 展开更多
关键词 浮动式反应堆 计算流体力学 多舱室 重力沉降 三维流动 湍流沉积
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浮动式反应堆事故多舱室气溶胶扩散泳沉积与三维流动的耦合数值模拟
9
作者 刘哲 杨亚鹏 +1 位作者 冯宗洋 李国强 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期929-941,共13页
基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在壁面冷却条件下水蒸气冷凝及壁面冷凝引起的气溶胶扩散泳沉降进行仿真分析,并与静态条件下气溶胶扩散泳沉积对比,发现:所采取的冷凝模型经实验对比能很好地预测水蒸气冷凝;静态条件下气溶... 基于计算流体力学方法对浮动式反应堆破口事故在壁面冷却条件下水蒸气冷凝及壁面冷凝引起的气溶胶扩散泳沉降进行仿真分析,并与静态条件下气溶胶扩散泳沉积对比,发现:所采取的冷凝模型经实验对比能很好地预测水蒸气冷凝;静态条件下气溶胶扩散泳沉积速度与气溶胶粒径几乎无关,与集总参数法的规律一致,此外湍流沉积会使气溶胶衰减因子增大约3×10^(-4)。非均匀流场在冷凝环境下会产生大范围的回转流动。气流曳力会使衰减因子产生量级上的增加,同时曳力作用对于气溶胶粒径不敏感;冷凝使堆舱出现很大的湍流强度,会增强扩散泳的沉积效果,增强效果对小粒径颗粒更明显,使1μm颗粒衰减因子明显大于堆舱中的10μm颗粒衰减因子,最大可达0.035。 展开更多
关键词 浮动式反应堆 计算流体力学 多舱室 水蒸气冷凝 扩散泳 三维流动
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浮动式反应堆事故气载放射性多舱输运仿真分析
10
作者 刘哲 杨亚鹏 +1 位作者 李国强 冯宗洋 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期453-463,共11页
浮动式反应堆受限于特殊的使用环境容易发生事故,事故后气载放射性会在舱室之间传递影响可居留性。为详细分析其事故后气载放射性在舱室之间的传递过程,利用计算流体力学方法开展了破口事故下气载放射性从堆舱中向邻舱的输运过程,对比... 浮动式反应堆受限于特殊的使用环境容易发生事故,事故后气载放射性会在舱室之间传递影响可居留性。为详细分析其事故后气载放射性在舱室之间的传递过程,利用计算流体力学方法开展了破口事故下气载放射性从堆舱中向邻舱的输运过程,对比分析了采取堆舱排风及机舱排风对气载放射性输运的控制效果。结果表明:堆舱放射性泄漏后,气载放射性经泄漏口进入机舱,局部浓度相异;排风系统在舱室内形成局部循环流,使气载放射性汇于主流经排风口排出舱室。堆舱循环流在压力容器与泄漏口之间形成气幕,阻止气载放射性迁移;机舱循环流会在泄漏口机舱侧产生指向机舱的速度,加强气载放射性向机舱的迁移。同时采用堆舱及机舱排风在排风时间达到180 s时可使机舱气载放射性浓度相比无通风情况下降92.5%。 展开更多
关键词 浮动式反应堆破口事故 计算流体力学 精细模拟 气载放射性 多舱输运
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蒸汽直接接触冷凝换热特性实验分析
11
作者 晋建厂 王俊杰 +1 位作者 王畅 郝锐 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第S02期197-203,共7页
[目的]为支撑小型模块式反应堆安全壳抑压装置设计与优化,开展蒸汽直接接触冷凝换热特性分析。[方法]利用抑压模拟实验装置对蒸汽直接接触冷凝换热现象进行热工及可视化实验,分析不凝性气体份额、蒸汽质量流速、冷却水过冷度对冷凝换热... [目的]为支撑小型模块式反应堆安全壳抑压装置设计与优化,开展蒸汽直接接触冷凝换热特性分析。[方法]利用抑压模拟实验装置对蒸汽直接接触冷凝换热现象进行热工及可视化实验,分析不凝性气体份额、蒸汽质量流速、冷却水过冷度对冷凝换热特性的影响。[结果]结果表明,增加不凝性气体份额会减弱蒸汽冷凝换热;蒸汽质量流速、冷却水过冷度会从多方面影响蒸汽冷凝换热。[结论]所提出的蒸汽直接接触冷凝换热模型预测值与实验值的偏差在±20%以内,能够较为准确地描述蒸汽直接接触冷凝换热的物理过程。 展开更多
关键词 蒸汽直接接触冷凝 换热特性 安全壳抑压 不凝性气体
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船用核动力装置技术状态综合评估模型研究 被引量:10
12
作者 陈玲 蔡琦 蔡章生 《船海工程》 北大核心 2006年第2期22-24,共3页
分析了船用核动力装置技术状态综合评估的特点,将船用核动力装置的技术状态评估分解为单元、设备、分系统3个层次,根据各层次技术状态评估的特点,确定了各级相应的评估模型,即灰色模糊评估模型、模糊神经网络模型、模糊层次评估模型。
关键词 核动力装置 技术状态 综合评估 灰色模糊评估 模糊神经网络 模糊层次评估
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自然循环转强迫循环时反应堆功率瞬态特性研究 被引量:5
13
作者 张龙飞 张大发 徐金良 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2008年第1期115-117,129,共4页
采用一套完整的仿真分析系统,研究了船用核动力装置一回路自然循环向强迫循环过渡时反应堆功率变化的瞬态特性.计算结果表明,初始反应堆功率水平对过渡过程有着重要的影响,较高的初始功率水平有可能威胁反应堆的安全.针对过渡过程中的... 采用一套完整的仿真分析系统,研究了船用核动力装置一回路自然循环向强迫循环过渡时反应堆功率变化的瞬态特性.计算结果表明,初始反应堆功率水平对过渡过程有着重要的影响,较高的初始功率水平有可能威胁反应堆的安全.针对过渡过程中的潜在风险,提出了手动下插控制棒的人为干预措施.分析结果表明,该干预措施可以有效地改善过渡过程的安全性. 展开更多
关键词 船用反应堆 自然循环 反应堆功率 瞬态特性
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船舶核动力装置蒸汽旁排工况的动态特性及影响因素分析 被引量:4
14
作者 张磊 陈国兵 +1 位作者 刘继东 涂舸 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第6期209-215,共7页
[目的]基于船舶核动力装置蒸汽旁排系统的运行需求,开展旁排工况的动态特性分析及影响因素研究。[方法]根据蒸汽旁排系统的功能特点,建立蒸汽发生器、蒸汽系统、蒸汽旁路系统与主汽轮机匹配运行时的数学物理模型,分析汽轮机主汽阀速关... [目的]基于船舶核动力装置蒸汽旁排系统的运行需求,开展旁排工况的动态特性分析及影响因素研究。[方法]根据蒸汽旁排系统的功能特点,建立蒸汽发生器、蒸汽系统、蒸汽旁路系统与主汽轮机匹配运行时的数学物理模型,分析汽轮机主汽阀速关、汽轮机甩负荷等极端工况下的动态运行特性和一、二回路的耦合匹配特性,验证仿真模型的精度和通用性。[结果]仿真结果表明:在旁排工况运行时,应根据船用反应堆的功率自调能力来选择合适的旁排阀、主汽阀及其匹配动作时间,并综合考虑蒸汽母管超压和汽轮机组超速等安全问题,同时应满足船舶其他设备的用汽需求。[结论]研究成果可为船舶核动力装置旁排工况的安全控制及旁排系统的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 蒸汽旁路系统 核动力装置 蒸汽压力 汽轮机
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改进遗传算法在船用核动力装置概率因果故障诊断中的应用 被引量:3
15
作者 任鑫 孔衍 +2 位作者 周碧松 张凯 马丽 《中国舰船研究》 2013年第1期107-111,共5页
传统的遗传算法存在早熟现象严重和局部搜索精度较低的固有缺陷,容易导致分析结果与实际情况不相符,不能很好地用于船用核动力装置概率因果故障诊断。提出了一组综合改进策略,首先定义了奇异个体判断指标;而后设计了一种自适应交叉、变... 传统的遗传算法存在早熟现象严重和局部搜索精度较低的固有缺陷,容易导致分析结果与实际情况不相符,不能很好地用于船用核动力装置概率因果故障诊断。提出了一组综合改进策略,首先定义了奇异个体判断指标;而后设计了一种自适应交叉、变异策略和自适应局部搜索策略,并通过经典案例测试改进算法的有效性;最后构建改进算法与概率因果故障诊断模型,进行船用核动力装置故障诊断实例分析。分析结果对船用核动力装置故障诊断具有重要的指导意义,改进遗传算法是进行船用核动力装置故障诊断有效而实用的方法。 展开更多
关键词 船用核动力装置 故障诊断 遗传算法 概率因果模型
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核能闭式循环氦气轮机动力装置性能优化 被引量:2
16
作者 陈林根 郑军林 孙丰瑞 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期53-58,共6页
以潜艇用高温气冷堆氦气轮机循环为对象 ,用有限时间热力学理论和方法优化其性能 ,导出循环的功率、功率密度 (功率与循环中最大比容之比 )和热效率表达式 ,在高、低温侧换热器和回热器总热导率一定的条件下优化三个换热器热导率分配 ,... 以潜艇用高温气冷堆氦气轮机循环为对象 ,用有限时间热力学理论和方法优化其性能 ,导出循环的功率、功率密度 (功率与循环中最大比容之比 )和热效率表达式 ,在高、低温侧换热器和回热器总热导率一定的条件下优化三个换热器热导率分配 ,得最佳功率、功率密度和热效率 ,并与文献中的概念设计方案性能作了比较。 展开更多
关键词 核能闭式循环氦气轮机 动力装置 船舶 有限时间热力学 性能优化 高温气冷堆 潜艇 循环特性
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海洋条件下非能动余热排出系统运行特性 被引量:3
17
作者 李小辉 王畅 谭思超 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第6期112-117,共6页
在海洋条件下,非能动安全系统受船舶运动的影响,将产生随时空动态变化的附加惯性力,进而导致系统的运行特性发生变化。基于自编译系统程序,建立适用于海洋条件下非能动余热排出系统运行特性分析的数学模型,分别对海洋条件下六自由度运... 在海洋条件下,非能动安全系统受船舶运动的影响,将产生随时空动态变化的附加惯性力,进而导致系统的运行特性发生变化。基于自编译系统程序,建立适用于海洋条件下非能动余热排出系统运行特性分析的数学模型,分别对海洋条件下六自由度运动状态的系统运行特性进行了计算分析。研究结果表明:摇摆运动会导致系统运行参数发生周期性的波动,并削弱系统的自然循环能力,其中横摇对系统运行特性的影响最为突出;而在横荡与垂荡工况下,尽管海洋条件引入的附加力会引起系统流量波动,但对系统流量的平均值并不会产生影响。此外,研究还表明,在所分析的运动参数谱的范围内,提出的非能动余热排出系统能正常导出堆芯余热。 展开更多
关键词 海洋条件 非能动余热排出系统 自然循环
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核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析 被引量:6
18
作者 胡志敏 王苇 孟海波 《船海工程》 北大核心 2007年第3期90-93,共4页
以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给... 以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给水系统的各个支路及节点的压力和流量的动态变化过程,并根据计算结果对系统进行初步安全分析。 展开更多
关键词 二回路给水系统 动态计算 水力分析
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船用核动力装置部件失效分析与安全评定 被引量:2
19
作者 苗中辉 焦增庚 蔡琦 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2006年第8期54-56,共3页
主螺栓是船用核动力装置的重要部件,通过微观形貌观察和腐蚀产物分析,研究了断裂与未断裂主螺栓的失效原因,结果表明:失效主要是由应力腐蚀引起的;应用断裂力学方法对主螺栓进行了安全评定,计算出其临界裂纹尺寸为4.2 mm,可作为主螺栓... 主螺栓是船用核动力装置的重要部件,通过微观形貌观察和腐蚀产物分析,研究了断裂与未断裂主螺栓的失效原因,结果表明:失效主要是由应力腐蚀引起的;应用断裂力学方法对主螺栓进行了安全评定,计算出其临界裂纹尺寸为4.2 mm,可作为主螺栓安全评定的依据,且具有足够的安全余量。 展开更多
关键词 船用核动力装置 主螺栓 失效分析 断裂力学 安全评定
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主冷却剂泵变频调速方案可行性研究 被引量:2
20
作者 张龙飞 张大发 王少明 《船海工程》 北大核心 2005年第5期42-44,共3页
从提高核动力装置安全性的角度出发,通过对变频调速技术及两种方案的对比计算研究,从理论上论证了主冷却剂泵采取变频调速方案的优点和可行性。
关键词 核动力装置 主冷却剂泵 变频调速
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