1.一种核动力高速列车运行系统,其特征在于,包括设置于列车上的主控制系统(1),以及与所述主控制系统(1)连接的核动力装置(2)、监测装置(3)、能量耗散装置(4)和柴油机装置(5);
所述核动力装置(2)包括用于为列车运行提供能源的核反应堆装置(6)和综合推进装置;所述能量耗散装置(4)与所述核反应堆装置(6)连接,能量耗散装置(4)用于将核反应堆装置(6)多余能量和气体带出;能量耗散装置(4)包括双向导气管道、气冷循环降温装置、液冷循环降温装置和进气机,所述双向导气管道的一端与所述核动力装置(2)连通,另一端与外界连通,双向导气管道上设置有阀门和抽气机(14);
所述综合推进装置用于将核反应堆装置的核能转化为列车运行的能源;综合推进装置包括蒸汽发生器(7)、蒸汽循环装置(8)、蒸汽涡轮机组(9)和与列车车轮连接的传动装置(11),所述蒸汽涡轮机组(9)通过所述蒸汽发生器(7)和蒸汽循环装置(8)与所述核反应堆装置(6)连接,蒸汽涡轮机组(9)用于为核反应堆装置(6)进气和排气提供通道,蒸汽涡轮机组(9)与所述传动装置(11)连接;
所述监测装置(3)通过主控制系统(1)与所述核反应堆装置(6)连接,监测装置(3)用于监测并采集核动力装置(2)的性能参数;所述柴油机装置(5)为列车备用驱动能源;所述核反应堆装置(6)上设置有反应堆功率控制装置,所述反应堆功率控制装置包括均与主控制系统(1)电性连接的升降操纵装置(18)、距离传感器(19)、中子探测器(20)和显示装置(22);所述升降操纵装置(18)用于控制核反应堆装置中核料棒在反应池内的位置深度;所述显示装置(22)用于显示所述距离传感器(19)和所述中子探测器(20)采集到的信号;
所述监测装置(3)包括与所述主控制系统(1)电性连接的多个温度传感器(23)、多个气压传感器(24)以及多个核辐射监测仪;多个所述温度传感器(23)和气压传感器(24)设置于所述核反应堆装置内;多个核辐射监测仪设置于核反应堆装置外部,用于采集核反应堆装置外部环境的核辐射;
所述核动力高速列车运行系统的运行方法,包括如下步骤:
步骤一:初始化主控制系统,依次开启核动力装置、反应堆功率控制装置、监测装置;
步骤二:调整升降操纵装置将核料棒提出反应池,开启核反应,并改变核反应速率;
改变核反应速率的方法进一步包括:
A1:根据预设行驶速度,通过主控制系统调整蒸汽涡轮机组的进汽量;
A2:主控制系统根据实际的进汽量,控制升降操纵装置改变核料棒在反应池中的位置,中子探测器实时监测核功率大小并将采集到的信号反馈给主控制系统;
A3:主控制系统实时比较核功率大小与进汽量是否达到平衡,若是,则保持,否则改变核料棒的位置;
步骤三:通过距离传感器检测核料棒在反应池内的位置,中子探测器检测核功率大小,根据距离传感器反馈核料棒在反应池内的位置以及中子探测器检测核功率大小判断核反应是否顺利开始,若是,则进入步骤四,否则返回步骤二;
步骤四:当反应堆功率控制装置接收到主控制系统的加速指令后,调整升降操纵装置将核料棒完全提出反应池,采用中子探测器检测核功率大小、温度传感器检测温度、气压传感器检测压强、核辐射仪检测辐射,并将采集的每个数据与主控制系统预设的标准值比较,若任一数据超过标准值,则进入步骤五,否则提速完成后,列车匀速行驶;
步骤五:关闭核动力装置和反应堆功率控制装置,同时启动能量耗散装置将核反应堆装置中多余能量或气体带出,之后启动柴油机装置发电驱动列车继续行驶;
步骤六:当接收到减速或制动指令,关闭或减小蒸汽涡轮机组的进汽量,并开启能量耗散装置将多余蒸汽及能量带出,之后关闭能量耗散装置;
通过能量耗散装置(4)将核反应堆装置(6)多余能量带出的方法为:
B1:开启抽气机将核动力装置内的高温气体抽出,高温气体进入双向导气管道内;
B2:打开阀门,与外界气体流通,并开启气冷循环降温装置中的两个气冷风扇;
B3:开启液冷循环降温装置,冷却液沿着气体管道进入核动力装置,在核动力装置与能量耗散装置中循环流通;
B4:待固定时间后,关闭阀门、气冷循环降温装置及液冷循环降温装置,打开进气机,保证核动力装置内的气压恢复到标准值。
2.根据权利要求1所述的核动力高速列车运行系统,其特征在于,所述核动力装置(2)还包括为列车内的用电设备供电的电力装置,所述电力装置包括核电发电机组(10)和与所述核电发电机组(10)连接的蓄电池(12);电力装置与列车电力系统连接。
3.根据权利要求2所述的核动力高速列车运行系统,其特征在于,所述柴油机装置(5)包括柴油机以及与所述柴油机连接的发电机。