日前中国航母是核动力吗,一则关于中国国产核动力航母的消息在网上曝光,立即引起了公众的高度关注。中国船舶重工集团公司官网发表了题为《新征程,新规划!高质量发展新时代,中船重工该怎么做?纲要开路》战略纲要的文章。明确指出,“加快实现海上战场核动力航母、新型核潜艇、静音潜艇、水下无人智能对抗系统、水下立体攻防系统、综合电子信息系统等方面的突破。 "
文章一发表就引起广泛关注,被认为是政府首次明确表示将发展核动力航母。
网友绘制的中国核动力航母想象
目前,全球共有3种类型的12艘核动力航空母舰。其中,美国拥有10艘“尼米兹”级核动力航母,一艘“福特”级核动力航母,法国拥有一艘“戴高乐”级核动力航母。但是,由于“戴高乐”的先天缺陷,它的动力总是不足,问题多多,技术作战能力也不好。很多人认为它基本上没有实战能力。
中国未来航母模型
与传统航母相比,核动力航母的主要区别和优势集中在“核”字上。但是,核技术特别是核电装置的研发相当复杂,而且也是以核电为动力的。为什么法国“戴高乐”号先天残疾,而美国的核动力航母却一直运转良好?
这不得不提核动力航母发展最关键的核心问题——核动力反应堆。有人简单认为,既然中国有了核潜艇,如果把上面的反应堆技术移植到航母上,很快就能造出我们自己的核动力航母。
然而,结果证明这是一个非常不成熟的想法,“戴高乐”就是典型的失败案例。虽然核潜艇和核航母在工程原理上是一样的,但它们工作时不需要氧气,也不需要长期运行的补给。这也是核能的最大优势,使其在水中和水下使用中都一样。但是中国航母是核动力吗,航空母舰使用的反应堆与潜艇使用的反应堆有很大不同。
以美军为例,美国现役的核动力航母和潜艇都使用压水反应堆。水面舰艇使用了几种类型的反应堆。最新的“福特”级使用A1B型,产生的功率是之前“尼米兹”级的三倍。 “尼米兹”级使用A4W/A1G型,“企业”级是A2W型,巡洋舰和驱逐舰使用C1W和D2G型。这些反应堆的基本原理与美国核潜艇的S5W标准反应堆基本相同。它们都是从S5W衍生而来的,经过放大或适当改进。
S5W反应堆最早装备在美国核潜艇USS Bonito(SSN 585),号称美国标准压水反应堆。自1950年代以来,该型反应堆已经装备了99艘美国核潜艇和1艘英国核潜艇,可见该型反应堆的巨大贡献和成熟技术。
既然S5W反应堆这么优秀,美国人为什么不直接用在航母上呢?主要是因为以下几点:
①操作要求不同。
核动力航母是一种编队活动,其工作状态一般为长时间、高速连续航行。相比之下,核潜艇主要通过自主航行完成各种作战任务,需要根据自己的任务以低巡航速度行驶。全速仅在追击敌人时使用。因此,潜艇电堆的机动性更高,必须更能适应多种工况。
②船的空间不同。
航母很大,所以反应堆再大也没关系,反应堆越大,功率就越高。潜艇不一样。潜艇内部空间狭窄,不能让动力装置很大,尤其是高度不能很高。潜艇的大小取决于其船体直径和反应堆的大小。当垂直高度高时,船的直径必须增加,排水量会大很多。所以空间不一样,对电厂的影响非常大。排量和体积的限制对动力装置的要求非常高,不仅对工况要求更高,需要满足性能要求。
③使用寿命不同。
美国人提倡核潜艇的船和反应堆寿命相同的概念。一般铁芯的长寿命可以达到30年。但是对于航母来说,这样的口号就不再提了,因为航母的寿命可以达到50年,没有反应堆堆芯有这么长的寿命,也没必要这么长。堆芯结构和使用的燃料负载会有很大的不同。
④工作原理不同。
航母反应堆和潜艇反应堆的效率不一样。他们使用加压水堆有一个初级回路和一个次级回路系统。二回路完成工作后的蒸汽必须回流以产生背压。航母主机背压低于潜艇,背压效率高。即便美国潜艇电堆达到最佳状态,效率也只能达到18%-20%,航母反应堆初期能达到25.6%。热效率差很多,对总功率影响很大。同时效率不同,经济性也不同。一般来说,对于航母来说,经济上的考虑更为重要。
⑤安全要求不同。
潜艇的核安全要求更高。由于潜艇空间狭小,一旦发生意外,别说核事故了,哪怕是火灾等安全事故,历史上能够自救的概率也不超过35%。航母空间很大,核电站出点小事故不会有什么影响,但不会像潜艇一样,会造成小艇毁人亡。水果。
⑥海水环境不同。
潜艇和航空母舰有不同的海水环境,需要不同的动力装置。一般情况下,潜水蛇经常在比较深的海域航行,深海区域的海水温度比较低。海面水温较高,二回路排汽一般与海水冷凝,通海系统也与海水接触,因此航行区域内的水温不同,这也具有重要的意义。对发电厂的影响。
核技术的应用意义非凡。以目前人类已经掌握的反应堆技术能力,具体应用于舰船需要根据每艘舰船的实际情况“量身定做”。且不说水面上的潜艇、航母等截然不同的舰船,哪怕也是水面舰艇:核动力巡洋舰、核动力驱逐舰、核动力航母等等,它们使用的反应堆肯定都是重新设计。
目前,我国核反应堆等航母相关技术的发展正在稳步推进。
去年底,有媒体报道称,中国计划在甘肃省建设两座熔盐反应堆,发电量更大,产生的核废料更少,安全性和可靠性更高,可以成为发电厂适用于船舶,甚至飞机和航天器。有外媒称,在核能领域,此类反应堆或将开启一个新时代。
目前,铀反应堆用于全球核武器的研发。与铀反应堆相比,熔盐反应堆可以产生更多的热量和能量,但产生的废物仅为铀反应堆的1/1000。另外,熔盐反应堆在使用过程中内部压力相对较小,因此爆炸的风险也小很多。
早在去年9月22日,俄罗斯首艘核动力破冰船就使用了中国提供的核动力!该核反应堆由中核集团海洋核电开发有限公司研制,最初是为海上浮动核电站设计的。在去年底的上海海事展上,中船重工展出了四款船用核电平台和船型。
因此,中船重工此次披露核动力航母的消息,不应该完全是巧合。虽然这可能不能说明我们已经完全掌握了核动力航母的相关技术,但至少说明我们应该在一些关键技术上取得了长足的进步,并具备了研制这些技术的能力。
实际上,从世界各国研制大型核动力水面舰艇的经验来看,在建造核动力航母之前,建造大型核动力水面舰艇是必经之路。毫无疑问,出口俄罗斯核电为我们积累了经验,也考验了技术。
我国核动力飞机的想象
上个世纪,美国和苏联都对核电小型化的应用进行了探索和研究。美国是大名鼎鼎的X-6项目,苏联是Tu-119项目,但美苏的这些项目和计划终于结束了。
解决核电将从根本上解决航母可持续供应的大功率能源问题,为其他高科技技术的应用奠定坚实的基础。
马伟明院士此前表示,我国的电磁弹射技术较为先进,综合电力系统也处于世界领先地位,有望很快投入实际应用。现在中国用歼15进行了上千次弹射,也就是说我们的电磁弹射可以直接用在舰上,而且比“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……这些可以说是我国在相关领域的积累和进步,为核电的发展做出了贡献。航母提供了重要的支持。
我国航母工程总司令胡文明在2017年11月接受媒体采访时表示,“现在我们已经能够自主设计建造任何型号的国产航母了”。