中國首艘核動力航母需20年下水,中國核燃料棒純度達不到97%
隨著001A國產航母的下水舾裝、002彈射型航母建造的箭在弦上,國內軍迷的眼界是越來越高了。網上經常出現中國的12萬噸核動力航母,即所謂的003型,很快進入工程實施階段的消息。但筆者對此持相對審慎的態度。
軍迷想一步到位,趕超美國航母的心情可以理解,但是軍事高技術上搞「大躍進」,往往欲速則不達。我們在看到核動力航母超強技術優勢的同時,也應該對核動力的負面影響有所認識。正是這些負面因素,需要提前一一克服,導致了中國核動力航母的研發,需要更多的時間。
國產航母001A
美國目前現役的十多艘航母,都是核動力,而且核反應堆使用了武器級的高濃縮鈾,能量密度很大。最新的福特級,全壽命期間都不需更換核燃料棒,節省下大量燃油費用,也為航母在部署期間提供了近乎無限的續航能力,這都是核動力好的方面。
今年,中國連續批覆兩家央企關於海洋核動力平台小型化核反應堆項目的申報,一個是中廣核集團於2014年開始研製的海上船用小型核反應堆「ACPR50S」,另一個是中核集團於2010年啟動的海上多用途模塊化小型核反應堆「ACP100S」,且該項目預計2018年建設完畢。這兩個海上平台小型化核反應堆,均已列入國防科技科技工業「十三五」規劃和核工業發展「十三五」規劃,那麼很明顯,我國核航母最關鍵的核動力系統問題已經解決。
ACPR50S海上小型堆正式立項
長久以來,人們一直疑惑,中國第一艘核潛艇已經建成數十年了,核動力為何不直接以用於我國新建的001A和002型國產航母。這裡的問題就是核潛艇的核反應堆和航母用核反應堆還是有很大差別的。以法國「戴高樂」號核動力航母為例,受限於經費問題,其沒有為航母專門研發核反應堆,而是直接採用了「凱旋級」核潛艇的K-15核反應堆,兩台一共只有7.6萬馬力,帶動只有4萬噸級的戴高樂航母,最高航速只能達到27節,且核熱能不足以產生足夠蒸汽以連續彈射戰機起飛,所以「戴高樂」號航母的作戰能力和機動型及其有限。只用民用核電站的反應堆,受制於體積、維護操作複雜程度以及燃料純度(核動力航母一般要求純度>93%,且數十年不用換料)等原因,更不適合應用於航母。我國自然不會建造這種中小型航母,未來的核動力航母必然是10萬噸級,若使用潛艇用核反應堆,至少要安裝8座,才能滿足美國福特級航母33節航速的高機動性。
我們來看一看世界主要大型核動力艦船的動力參數,就會更加明白我國ACPR50S/ACP100S兩種海上小型化核反應堆有多重要。
美國杜魯門號核動力航母
美國尼米茲級核動力航母,10萬噸級,2座A4W核反應堆,28萬馬力,航速30節。
美軍CVN-65企業級航母
美國企業級核動力航母,9萬噸級,8座A2W核反應堆,28萬馬力,航速>30節。
戴高樂號航空母艦
法國戴高樂級核動力航母,4萬噸級,2座K-15核反應堆,7.6萬馬力,航速27節。
俄羅斯基洛夫級重型導彈巡洋艦
俄羅斯基洛夫級核動力巡洋艦,2.5萬噸級,2座KN-3反應堆,8萬馬力,航速27節
其中俄羅斯核動力巡洋艦核反應堆因動力不足,還加裝了兩台重油加熱鍋爐,只有核反應堆和鍋爐混合動力全開,才能使這艘2.5噸級的巡洋艦航速達到30節以上。
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美國核動力航母反應堆示意圖
航母的核動力系統確實不是核潛艇的核動力系統的簡單疊加,二者有相似之處,但技術難度遠遠不同,技術突破確實需要時間。
一般而言,航母的核動力系統要比核潛艇複雜,因艦艇噸位不同,對反應堆的功率要求不一樣,而且在機動靈活性、操縱性、艦機適配性等方面有較高要求,僅靠簡單複製或增加反應堆數量並不能解決所有問題。美國『企業』號航母裝備8座反應堆,不僅佔用大量空間,而且在使用過程中也暴露出很多問題,所以美國海軍在後來建造的尼米茲級航母上裝備了2座A4W反應堆。
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