俄羅斯/前蘇聯(lián)從1952年開(kāi)始研發(fā)潛艇核反應(yīng)堆，以破冰船核反應(yīng)堆為母型，發(fā)展了四代潛艇反應(yīng)堆。第一代潛艇反應(yīng)堆BM-A主要解決了核動(dòng)力與潛艇的適應(yīng)性問(wèn)題，母型為OK-150型破冰船反應(yīng)堆，陸上模式堆為27/BM。1957年正式投入使用。第一代反應(yīng)堆重點(diǎn)突破了堆芯冷卻優(yōu)化、中子控制、壓水堆堆芯中子特征描述、鈾-235裂變產(chǎn)物堆積、堆芯傳熱模型、堆芯自動(dòng)控制等技術(shù)，但存在的最大問(wèn)題在于一回路管道尺寸過(guò)大，反應(yīng)堆易泄漏。
第二代反應(yīng)堆BM-44重點(diǎn)解決了核動(dòng)力系統(tǒng)可靠性問(wèn)題，母型為OK-900型破冰船反應(yīng)堆，1967年投入使用。第二代反應(yīng)堆的緊湊程度大幅優(yōu)于第一代，主要的改進(jìn)包括優(yōu)化一回路中的管道排列，大幅降低體積和重量；改進(jìn)堆芯監(jiān)控、自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)的自動(dòng)化控制；將第一代反應(yīng)堆使用的直流電制改為交流電制，降低了相關(guān)設(shè)備的體積。
第三代反應(yīng)堆OK-650型借鑒了第二代反應(yīng)堆BM-4的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)解決了緊湊式布置和堆芯應(yīng)急冷卻、加大堆功率問(wèn)題，母型為KLT-40型破冰船核反應(yīng)堆，陸上模式堆為OK-650BK，裝備“阿庫(kù)拉”、“臺(tái)風(fēng)”、“奧斯卡”、“塞拉”級(jí)核潛艇，1980年投入使用。
第三代堆的技術(shù)特點(diǎn)，首先是實(shí)現(xiàn)了通用性、模塊化設(shè)計(jì)，改變了反應(yīng)堆內(nèi)連接管道短而粗的情況，布置更加緊湊。反應(yīng)堆與蒸發(fā)器、反應(yīng)堆與主泵間均釆用短動(dòng)力套管連接，反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)包絡(luò)成獨(dú)立的單元，形成密閉的短循環(huán)回路。同時(shí)配備整體組合式的直流蒸汽發(fā)生器。此外，主泵耗電減少了5%。第二，裝備了無(wú)電池冷卻系統(tǒng)，反應(yīng)堆可在斷電情況下自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，強(qiáng)化了堆芯應(yīng)急冷卻能力。第三，采用脈沖式啟動(dòng)裝置，可在任意功率下（包括臨界狀態(tài)）監(jiān)視反應(yīng)堆的運(yùn)行狀態(tài)，可快速響應(yīng)堆芯故障、補(bǔ)償蒸汽氣體壓力，防止泄露。第三代反應(yīng)堆功率密度為170MW/立方米,的發(fā)電機(jī)功率為3.2MW,另外還配備1臺(tái)750kW油發(fā)電機(jī)。
第四代反應(yīng)堆KTM-6型結(jié)構(gòu)與第三代反應(yīng)堆基本相同，為改進(jìn)型緊湊型布置壓水堆，1995年完成設(shè)計(jì)，裝備于“亞森”級(jí)和“北風(fēng)”級(jí)核潛艇。
KTM-6反應(yīng)堆熱功率為195MW，釆用兩臺(tái)主泵，主泵下方設(shè)旁通閥，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化、小型化，并提高了自然循環(huán)能力。運(yùn)行壓力15.5Mpa，反應(yīng)堆出口溫度320°C，冷卻劑流量2672t/h,主蒸汽壓力3.14Mpa、主蒸汽溫度290°C。主要技術(shù)特點(diǎn)包括：主泵轉(zhuǎn)速低于16.6r/m,進(jìn)一步改進(jìn)了控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)提高運(yùn)行可靠性，一旦失去電源，可確?？刂瓢舨迦攵研尽⒖焖偻６?；系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，主栗由4臺(tái)減為2臺(tái)；在30%額定工況下，反應(yīng)堆自然循環(huán)運(yùn)行；采用了新的電子系統(tǒng)進(jìn)行綜合的檢測(cè)、操縱和控制。
俄羅斯海軍艦艇反應(yīng)堆研發(fā)分為兩條主線(xiàn)，一是基于潛艇模式堆，二是基于破冰船原型堆。堆型分為壓水堆和液態(tài)金屬反應(yīng)堆兩種，兩種堆型同時(shí)研制。俄羅斯共建造了五座潛艇陸上模式堆，分別為27BM(又稱(chēng)27VM)、27BT(又稱(chēng)27VT)、KM-l、0K-650BK、KTM-6,其中27VT和KM-1為液態(tài)金屬反應(yīng)堆。
1952年秋，斯大林正式批準(zhǔn)建造核潛艇。27BM模式堆由庫(kù)爾恰托夫原子能研究院負(fù)責(zé)研制，特種機(jī)械設(shè)計(jì)局（OKBM)承擔(dān)反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)與建造。該裝置在物理與動(dòng)力工程院（IPPE)運(yùn)行了47年，目前已被永久性關(guān)閉。
當(dāng)時(shí)研討了多種核反應(yīng)堆方案，包括鈾-石墨堆、氧化鈹堆、液態(tài)金屬堆（鉛-鉍）和壓水堆，最終選定了研發(fā)時(shí)間短、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低的壓水堆，稱(chēng)為27BM模式堆，相應(yīng)的潛艇反應(yīng)堆為前蘇聯(lián)第一代潛艇反應(yīng)堆BM-A,為前蘇聯(lián)第一代核反應(yīng)堆。27BM模式堆為雙流程，釆用盤(pán)管式管外直流蒸汽發(fā)生器。
隨后，蘇聯(lián)在奧勃寧斯克市化工機(jī)械制造研究所的轄區(qū)內(nèi)建造了27BM的陸上模式堆，為實(shí)際尺寸的潛艇反應(yīng)堆艙和主汽輪機(jī)艙，但其中僅安裝了右舷一舷的蒸汽發(fā)生裝置和住汽輪機(jī)齒輪減速裝置。模式堆由潛艇系統(tǒng)的中央控制臺(tái)進(jìn)行控制，殼體的尾部浸放在專(zhuān)門(mén)的水池中。在水池中，在螺旋槳軸上用水力制動(dòng)器消耗功率。
1955年7月，模式堆試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)完畢，并由專(zhuān)門(mén)的化工機(jī)械安裝公司來(lái)進(jìn)行臺(tái)架上的核動(dòng)力裝置的設(shè)備安裝。試驗(yàn)設(shè)施主要包括三個(gè)艙，由三個(gè)反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、換熱器、泵、單推進(jìn)軸等構(gòu)成。
1956年3月8日，試驗(yàn)臺(tái)架的反應(yīng)堆提升至動(dòng)力級(jí)功率。627潛艇和陸上模式堆的試驗(yàn)和運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行。在陸上模式堆試驗(yàn)結(jié)束前，為安全起見(jiàn)，艇上核動(dòng)力裝置的功率被限制在額定功率的60%。
27BM模式堆對(duì)蘇聯(lián)潛艇反應(yīng)堆產(chǎn)生了重要影響。蘇聯(lián)第一代潛艇核反應(yīng)堆最終選定的方案為：采用壓水堆、兩環(huán)路過(guò)熱蒸汽、氣密焊接的一回路（加熱到工作溫度時(shí)沒(méi)有水排放，并且冷卻時(shí)不用補(bǔ)給水）、直流蒸汽發(fā)生器、堆芯燃料溫度較精制反應(yīng)堆溫度低、全密封泵和控制棒驅(qū)動(dòng)、氣體系統(tǒng)用來(lái)補(bǔ)償壓力變化、無(wú)壓降冷卻劑凈化系統(tǒng)等。
27BT于1957年由水壓機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)局在物理與動(dòng)力工程院設(shè)計(jì)建造，1959年1月開(kāi)始運(yùn)行，1961年1月達(dá)到臨界，1976年被拆除。與美國(guó)類(lèi)似，蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為液態(tài)金屬反應(yīng)堆熱交換能力強(qiáng)、效率高，運(yùn)行壓力低，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)備；此外，與美國(guó)使用的鈉金屬相比，雖然鉛-鉍熱力學(xué)特性差，但化學(xué)活性低，發(fā)生事故時(shí)的危害也較小。
27BT模式堆裝艇代號(hào)為RM-1，蒸汽發(fā)生器裝置代號(hào)為VT-1，功率為70腳，裝備于645試驗(yàn)艇。試驗(yàn)艇的主要目的是測(cè)試液態(tài)金屬反應(yīng)堆技術(shù)，裝備兩座VT-1核反應(yīng)堆，釆用直徑1.8m、高3.7m、壁厚30mm的圓柱形不銹鋼反應(yīng)堆壓力容器，堆芯裝載90kg、富集度為90%的鈾-235,堆芯燃料為陶瓷燃料細(xì)棒組成的三角形柵格。試驗(yàn)艇于1963年服役，5年后退役。
27BT模式堆采用鉛-鉍共晶合金為一回路冷卻劑，釆用高濃度鈾燃料元件，并將鈹-鈾合金分散在鈹基體中為反應(yīng)堆燃料，由細(xì)棒形燃料元件密封在鋼包殼內(nèi)^堆芯內(nèi)共有2600個(gè)燃料元件，反應(yīng)堆熱功率為70MW。1959-1961年間完成了約2000個(gè)有效小時(shí)的第一座堆芯的壽命驗(yàn)證。
27BT為俄羅斯海軍液態(tài)金屬核反應(yīng)堆的研發(fā)基地和試驗(yàn)設(shè)施，該設(shè)施上運(yùn)行了2個(gè)不同的堆芯，共持續(xù)運(yùn)行17年。第二個(gè)堆芯運(yùn)行后，研究人員發(fā)現(xiàn)堆芯雜質(zhì)含量過(guò)高，鉛-鉍冷卻劑回路區(qū)域出現(xiàn)冷卻劑凝固和泄漏問(wèn)題。
KM-1液態(tài)金屬模式堆于1978-1986年間在NITI內(nèi)建造，主要目的是為計(jì)劃建造的小型、高速自動(dòng)化程度高的705和705K型核潛艇服務(wù)。
KM-1模式堆的裝艇型號(hào)為BM-40和BM-40A，由水壓機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)局研制；蒸汽供汽系統(tǒng)為0K-550型，由0KBM研制。BM-40A裝備705K潛艇，釆用2個(gè)獨(dú)立的蒸汽回路和2個(gè)循環(huán)泵。
KM-1模式堆釆用鉛-鉍液態(tài)金屬冷卻劑和OK-550核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。OK-550采用三重循環(huán)回路和泵，額定功率為150MW。KM-1反應(yīng)堆堆芯以105%的設(shè)計(jì)壽命運(yùn)行，共產(chǎn)生了78000CMW的熱量。1987年，衰變熱排出后，卸料耗時(shí)18個(gè)月。蘇聯(lián)第二代潛艇核反應(yīng)堆代號(hào)為BM4，1967-1987年間研制，目前未見(jiàn)相關(guān)模式堆報(bào)道。
第三代反應(yīng)堆——OK-650BK模式堆（KB-1臺(tái)架）于1968年開(kāi)工建造，主要目的是驗(yàn)證蘇聯(lián)第三代潛艇0K-650B核反應(yīng)堆技術(shù)。此前，OK-650B型潛艇核反應(yīng)堆早在1963年就開(kāi)始在蘇聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)局研制，1964年完成技術(shù)設(shè)計(jì)，1965年完成科研技術(shù)所內(nèi)的試驗(yàn)臺(tái)架KB-1(OK-650BK模式堆的試驗(yàn)臺(tái)架）技術(shù)設(shè)計(jì)和建造，1976年完成試驗(yàn)。
OK-650BK模式堆對(duì)應(yīng)潛艇核反應(yīng)堆代號(hào)為BM5,單堆功率為190MWtO第三代潛艇核反應(yīng)堆為緊湊布置，初步實(shí)現(xiàn)了通用化、模塊化設(shè)計(jì)，組合了鐵-水屏蔽箱及其他輔助設(shè)備，增加了可維修性，滿(mǎn)足裝艦沖擊、振動(dòng)、壽期等方面要求。
1981年2月，俄羅斯政府決定研制第四代潛艇核動(dòng)力裝置。為研制出先進(jìn)的艇用反應(yīng)堆，有關(guān)部分提出一體化裝置的方案，這種一體化反應(yīng)堆既能在各功率下進(jìn)行載熱劑的自然循環(huán)，也可用于強(qiáng)迫循環(huán)與自然循環(huán)的組合方式進(jìn)行循環(huán)。為此，俄羅斯在科研技術(shù)所內(nèi)建造了KB-2臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展綜合試驗(yàn)并完成一體化試驗(yàn)和動(dòng)力裝置的實(shí)樣。1996年3月完成KB-2臺(tái)架試驗(yàn)，并由此建造了KBM-6陸上模式堆。
KBM-6模式堆熱功率為200MW，采用鈦合金制造的雙層管式高效直流蒸汽發(fā)生器，體積小、重量輕，且取消了主循環(huán)泵。但在運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，在裝艇工況下運(yùn)行時(shí)核反應(yīng)堆的自穩(wěn)壓系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而影響核反應(yīng)堆功率的穩(wěn)定性，這也導(dǎo)致了KLM-6反應(yīng)堆裝艇計(jì)劃擱淺
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