中国或掌握先进核航母技术:引起全球极大关注

日前,网上一则关于中国国产核动力航母的消息曝出,立即引起舆论极大关注。中国船舶重工集团公司官网刊发了一篇标题为 《新征程,新谋划!高质量发展的新时代,中船重工应该怎么干?纲要明晰前进方向》的战略纲要。其中明确指出,“加快实现核动力航母、新型核潜艇、安静型潜艇、水下无人智能对抗体系、水下立体攻防体系和海战场综合电子信息系统等攻关突破”。

该文刊发后立即引起广泛关注,被认为是官方首次明确表示要发展核动力航母。

当前,全球共有3型12艘核动力航母。其中,美国拥有10艘“尼米兹”级核动力航母,1艘“福特”号核动力航母,而法国拥有1艘“戴高乐”号核动力航母。但是由于“戴高乐”号的先天缺陷,其动力始终不足,问题连连,技战能力不佳,很多人都认为它基本不具备实战能力。

与传统航母相比,核动力航母的主要区别、优势都集中在“核”字。然而,核技术特别是核动力装置的研发相当复杂,同样是采用核动力驱动,为什么法国“戴高乐”号就有先天残疾,而美国的核动力航母却一直运转良好呢?

这就不得不提及发展核动力航母最为关键核心的问题——核动力反应堆。有人简单地认为,中国既然有了核动力潜艇,把它上面的反应堆技术移植到航母上,就能很快建成我们自己的核航母了。

然而事实证明,这是一种极不成熟的想法,“戴高乐”号就是典型的失败案例。尽管核潜艇和核航母从工程原理上看是一样的,都是工作时不需要氧气,长时运行而不需要补给,这也是核动力最大的优越性,使其在水上水下使用都一样。但是,航母用的反应堆和潜艇用的反应堆却有着很大不同。

以美军为例,美国现役的核动力航母和潜艇使用的都是压水堆。水面舰艇使用过几个型号的反应堆,最新的“福特”级采用的是A1B型,发电量是之前“尼米兹”级的3倍。而“尼米兹”级使用的是A4W/A1G型,“企业”号的是A2W型,巡洋舰和驱逐舰曾经使用过C1W和D2G型。这些反应堆,其基本原理都和美国核潜艇的标谁型反应堆S5W型基本相同。都是在S5W的基础上,加以放大或适当改进衍生出来的。

5W型反应堆第一次装备是在“鲣鱼”号核潜艇(SSN 585)上,它被称为美国的标谁型压水堆。从20世纪50年代开始,此类型堆陆续装备了99艘美国核潜艇和1艘英国核潜艇,可见这种堆的功劳之大和技术之成熟。

既然S5W型反应堆这么优秀,美国人为什么不把它直接用在航母上?主要因为以下几点:

①作战需求不同。

核动力航母是编队活动的,它的工况一般就是长时间、高航速地连续航行。相比之下,核潜艇都是以独立航行完成各种作战任务为主,需要根据自身任务经常以较低巡航速度行进,只有规避或追逐敌人时才开满速。所以潜艇堆的机动性要求更高一些,必须更能适应多工况运行。

②舰艇空间不同。

航母很大,因此反应堆大一点无所谓,堆大了功率大。潜艇则不一样,潜艇狭窄的内部空间不能容许动力装置很大,尤其是高度不能很高。决定潜艇尺寸的是它的艇壳直径,堆的垂直高度一高,艇的直径就得增大,排水量就大得多了。因此空间不一样,对动力装置的影响就很大。排水量、体积的限制对动力装置的要求非常高,不仅工作条件更苛刻加,还要满足性能的要求。

③使用寿命不同。

美国人对核潜艇提倡艇堆同寿的理念,一般堆芯长寿命可以达到30年。但对于航母,这样的口号就不再提了,因为航母的寿命可以达到50年,没有任何一个反应堆堆芯的寿命司以这么长,也没有必要这么长。寿命不一样,反应堆的堆芯结构、使用的燃料装载量都会有很大不同。

④工作原理不同。

航母堆和潜艇堆的效率是不一样的。它们用的压水堆有一回路和二回路系统,二回路做完功的蒸汽要流回去,产生背压。航母主机的背压比潜艇低,背压低效率就高。美军潜艇堆即便达到最好状态,效率也只能是18%—20%,而航母堆初期就能达到25.6%。热效率差这么多,对总功率的影响很大。同时,效率不同,经济性也不一样。一般来说,对航母而言,经济性的考虑更多一些。

⑤安全要求不同。

潜艇的核安全要求更高。因潜艇空间狭小,如果发生事故,别说核事故,即便是火灾这样的安全事故,从历史上来看能自救的概率也不超过35%。而航母的空间大很多,核动力装置发生一点事故,虽然不会没有任何影响,但不至于像潜艇那样,造成艇毁人亡的后果。

⑥海水环境不同。

潜艇和航母航行区域海水的环境不同,对动力装置的要求也是不同的。一般情况下,潜蜒经常在比较深的海里航行,深海区海水温度较低。而海洋表面水温是比较高的,二回路乏蒸汽一般是用海水冷凝,通海系统也和海水接触,所以航行区域水温不同,对动力装置也产生重要影响。

核技术应用意义非同一般。以目前人类掌握的反应堆技术能力,具体应用到舰艇上,都需要根据每艘舰艇的实际情况进行“量体裁衣”。不要说水下的潜艇和水上的航母这样差异很大的舰艇,即便同样是水面舰艇:核动力巡洋舰、核动力驱逐舰、核动力航空母舰等,它们使用的反应堆,全部都要经过重新设计。

目前,我国核反应堆和其他航母相关技术的发展稳步推进。

去年年底,有媒体报道称中国计划在甘肃省建立两座熔盐反应堆,它们输出的能量更多、产生的核废料更少、安全性更好、可靠性更高,可成为舰船、甚至飞机和航天器的动力装置。有外媒称,在核能领域,此类反应堆或开启新纪元。

目前全球核武器的研发使用的都是铀反应堆,和铀反应堆对比,熔盐反应堆能够发出更大的热量和能量而产生的废料却只有铀反应堆的1/1000。此外,熔盐反应堆在使用的过程中内部压力相对要小很多,因此爆炸的风险性就小了很多。

早在去年9月22日,俄罗斯下水的首艘核破冰船就是使用中国提供的核动力!这款核反应堆是由中核海洋核动力发展有限公司开发的,而它原本是为海上浮动核电站准备的。去年年底在上海海事展上,中船重工展示了4种海洋核动力平台及船舶模型。

因此,中船重工这次透露核动力航母的消息,应该不完全是一种巧合。虽然这或许还不能说明我们已经完全掌握了核动力航母的相关技术,但至少表明我们在一些关键技术上应该已经取得相当大的进展,已经有能力进行研制。

实际上,从世界各国发展大型核动力水面舰艇的经验来看, 在建造核动力航母前,建造大型核动力水面船舶是必经之路。无疑,出口俄罗斯核动力能为我们积累经验,同时也检验技术。

上个世纪,美苏都曾在核动力小型化应用上进行过探索研究。美国是著名的X-6项目,苏联则是图-119计划,不过美苏的这些项目和计划都最终结束了。

解决了核动力,就能从根本上解决航母可持续供应的大功率能源问题,这为其他高尖技术的应用奠定了坚实基础。

马伟明院士此前表示,我国电磁弹射技术更先进、综合电力系统也处于世界领先的位置,有望很快投入实用阶段。现在中国用歼-15已经进行了上千次弹射,这意味着我们的电磁弹射已经完全可以直接上舰使用,并且要比“福特”级上使用的电磁弹射更先进!

新型反应堆技术、电磁弹射技术、综合电力系统……这些都可认为是我国在相关领域的积累和进步,并为核动力航母提供了重要支撑。

我国航母工程总指挥胡问鸣2017年11月份在接受媒体采访时曾说“现在我们已经能够自主地设计和建造任何型号的国产航母”。

现在来看,此话意味深长!

中国核动力航母迈出第一步?专家回应四字法国捂脸

在近期举行的中国上海国际海事展上,中船重工展台一次展示了包括2万吨海洋核动力平台、可潜式海洋核动力平台、核动力综合保障船、核动力破冰船在内的4种海洋核动力平台及船舶。

因此很多人都认为中国启动核动力航母的技术储备已经成熟,那到底是不是这样呢?

首先我们先看一下航母为什么要核动力?

航母使用核动力就意味了无限续航能力,基本上几十年都不需要补充燃料,这是最主要的好处。

但是问题来了,燃料不需要补充,那船员日常的生活所需还是需要补充的。

另一个就是航母编队里的其他军舰,比如驱逐舰、护卫舰,都是需要补充燃料的。这个时候航母也得跟着,总不能一艘航母光溜溜的在海面上跑吧?

也就是说,核动力理论上提供了无限续航能力,但其实远远做不到无限续航。

那核动力有没有坏处呢?

其实也是有的。

第一,核动力反应堆对空间的要求很大,尤其是厚厚的防护层,非常重。所以美国的核动力航母动不动就是10万吨,是因为核动力装置和防护层占据了很大重量,实际上载机量并没有太大变化。

第二,虽然有防护层,但是微量的核辐射还是对人体有一定危害的,需要船员定期回岸强制休息。其实这就无形降低了人员的复用率。

第三,核动力装置是出不得任何事故的,一旦出了事故,那就是一个大事故。

因此对于文章开始的问题,有专家是这么回复的:稳步发展。就是我们不着急不冒进,扎扎实实打好基础,不做空中楼阁的事情。

有人说咱们不是有核潜艇吗,那核潜艇的核动力发动机能用在航母上吗?说到这个问题,就不能不说法国了,法国就是把核潜艇的发动机装到了航母上,结果呢?因为动力严重不足,航速只有27节,成为了全世界的笑柄。

法国犯的错误中国绝对不会犯。

但是中国有一个优势,那就是在马伟明院士的带领下,中国已经解决了常规动力进行电磁弹射的难题,可以说这是举世瞩目的突破。所以我们用常规动力,也可以实现电磁弹射!在起飞效率上,中国已经不输世界领先技术。

在这个基础上,我们再稳步发展核动力技术。

从设计、生产、安装、陆地实验运行、船舶实验运行,最后证明绝对安全可靠,可以用到航母上,一套流程走下来,也许需要10年。

综合算下来,到2023年前后,航母可能开始船台组装;2025年船体成型,核燃料装堆;到10年后的2027年左右,也许我们就能看到第一艘国产核动力航母。

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