中國核動力航母反應堆是要「大堆」還是「小堆」？專家給出答案

不竭動力——未來航母採用核動力的技術分析和介紹

近日，航母將採用核動力的消息在網上傳言紛紛，那我們今天就要來談談核動力和核反應堆航母。

目前，核能動力領域，世界上應用比較普遍或具有良好發展前景的，主要有壓水堆(PWR)、沸水堆(BWR)、重水堆(PHWR)、高溫氣冷堆(HTGR)和快中子堆(LMFBR)五種堆型。 而時雨今天所要說的航母反應堆也主要是壓水堆。

首先，壓水堆(PWR)最初是美國為核潛艇設計的一種熱中子堆堆型。四十多年來，這種堆型得到了很大的發展，經過一系列的重大改進，己經成為技術上最成熟的一種堆型。其核燃料濃度在10-20%，而核電站核燃料濃度在3%。談到核燃料，其形狀是一種高溫燒結的圓柱形二氧化鈾陶瓷燃料芯塊，柱狀燃料芯塊被封裝在細長的鎘合金包殼管中構成燃料元件，這些燃料元件以矩形點陣排列為燃料組件，組件橫斷面邊長約20cm，長約3m。幾百個組件拼裝成壓水堆的堆芯。堆芯宏觀上為圓柱形。就這個堆芯來說，壓水堆的冷卻劑是輕水。輕水不僅價格便宜，而且具有優良的熱傳輸性能。所以在壓水堆中，輕水不僅作為中子的慢化劑同時也用作冷卻劑。輕水有一個明顯的缺點，就是沸點低。要使熱力系統有較高的熱能轉換效率。

時雨指出，根據熱力學原理，.核反應堆應有高的堆芯出口溫度參數:要獲得高的溫度參數，就必須增加冷卻劑的系統壓力使其處於液相狀態。所以壓水堆是一種使冷卻劑處於高壓狀態的輕水堆。以上指的是核反應堆的一迴路，而二迴路通過與一迴路的熱交換裝置，驅動二迴路蒸汽輪機，直接用於提供航母或潛艇動力或者發電。還有一點要指出的是，艦船用核反應堆的屏蔽和核電站用反應堆的區別是一個採用鉛屏蔽，一個帶水泥屏蔽，相形之下鉛屏蔽體積更小，以利用於船舶上的安裝。

其次，專家指出，企業號是世界上第一艘核動力航母，當時的技術不成熟一共安了8台A2W的小反應堆，單台功率在25兆瓦，合計功率200兆瓦，導致輸出比和穩定性很差，但是到了尼米茲級就改成2台大功率的A4W核反應堆了，其單台功率達到了驚人的96兆瓦，兩台總功率也近200兆瓦。說到尼米茲的核動力，其實其設計之處，原本打算規劃使用四座功率36兆瓦的A3W反應堆，美軍本打算在三台核反應事故后，仍可以有一台核反應堆冗餘，但最後因故放棄。而相形之下的法國戴高樂號核動力航空母艦，其使用的是凱旋號核潛艇上上所採用的反應堆的改進型，而潛艇用反應堆的設計理念是先保證低噪音條件再實現高功率。至於法國航母一堆多用主要是因為預算不足，是一個無奈的選擇。凱旋核潛艇的K15D單機功率才30兆瓦左右，戴高樂號航母採用了兩台K15D反應堆，總功率在60兆瓦，3.5萬噸的戴高樂號還可以用，用在10萬噸左右的美國航母上肯定不夠。

時雨指出，從這點來說，在核潛艇反應堆上的技術用在航母核動力上可以參考，但遠遠不夠，還需要重新設計。早間，有新聞傳言，開始了水面船舶核動力的研究，也印證了這一點。

縱觀世界最先進的核動力航空母艦動力莫過於美國最新的福特級航母所用A1B反應堆，其單台功率超過120兆瓦，福特總計採用兩台，其總功率功率超過了尼米茲級航母動力的25%。毫無疑問，見賢思齊之下的航母動力的目標也是及早接近A4W的水平，而其終極目標則是A1B反應堆。

核動力相對常規動力的特點是其能源的不竭性，軍迷們也希望核動力早日安裝上的航空母艦，真正成為水面艦艇動力的不竭之源，這需要核動力人付出不斷的努力和國家財政持續的投入；但基於改革開放40年積累的國力，時雨相信，這個日子不遠了！（利刃時雨）

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