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中国核电高温冷气堆技术实现巨大突破 位列世界

2019-11-04 20:18

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  2013年2月,一条来自中船重工网站的消息证实,国家科技部“核动力船舶关键技术及安全性研究”863项目和“小型核反应堆发电技术及其示范应用”科技支撑项目已正式立项。这条信息当时立刻引发了海外媒体对中国将要研制核动力舰艇,特别是核动力航母的猜测。近期又有国内专家预测中国未来航母发展,核动力必然是重要发展方向。可见“核动力航母”众望所归的地位。

必发娱乐官方网站,近日,外媒将目光纷纷瞄准了中国正在山东石岛湾建设的新一代核电站,虽然这座核电站采用的高温冷气堆归属于三代核电范畴,但却拥有四代核电的技术,在没有冷却水等手段进行冷却的情况下,核设备也能自行排出热量,不至于向福岛核电站一样因为冷却水的泄露导致高温溶解设备进而造成核泄漏,因此中国这一黑科技领域的巨大突破,让中国的核电技术成为世界第一。

  如果不考虑价格,谁也不能否认核动力和航母就是天生的一对。现代的核动力航母一次加注燃料至少能运行20年,这给航母的部署和快速反应带来了极大的便利。同时,核动力航母的大吨位和大空间,也为装备更多的舰载机和武器设备奠定了基础。目前世界上美国的核动力航母数量最多,有10艘之多,并且其第一艘核动力航母“企业”号已经退役。除了美国,法国也拥有一艘核动力中型航母。

核电领域一直是中国发展的重中之重,这一领域也因为技术的重大转折,终于可以和高铁齐名。现在多国逼迫中国签字,希望能够出手这一技术,以确保核电的安全运转,不至于向福岛核电泄露一样,造成重大损失,但北京对此果断回绝,因为这一技术也是国家的尖端机密领域,对国防来说也有重大意义,俄罗斯对此评价到:中国现在接过了苏联的大旗,成为了世界最尖端的核技术国家。

  美法两国的核动力航母的表现有很大的差别。美军尼米兹级采用2台美国西屋公司制造的2台A4W压水反应堆(后几艘采用通用电气的A1G压水反应堆),每台轴功率为130000马力,总功率为260000马力(194 MW)。而法国的中型航母“戴高乐”号使用从核潜艇上移植来的K-15反应堆,单台功率只有80000马力。导致法国的“戴高乐”号最高航速只有27节,反倒和比自己重50000多吨的美国航母速度还要慢上3节。此外,由于技术不过关,原来设计要20年以后才更换,现在不到7年“戴高乐”号就要更换一次,这都加大了其使用成本,降低了出勤率。尽管美军核动力航母的维护频率也很高,几乎服役期的三分之一时间都在维修,超出了外界的估计。但由于美军航母数量多,某种程度掩盖了这一问题。而反映到法国核航母上,就是一个尖锐的问题:如果一个国家没有可靠的舰载核动力技术,在航母数量受限的情况下,贸然采用核动力将对航母的经济性、部署效果产生灾难性的影响。

说到“核”,一定要提一下核动力舰艇与之前闹的沸沸扬扬的“核电宝”。早在苏联时期,苏联人就造出了类似核电宝结构的反应堆,并且用在了945型潜艇上。这种反应堆俗称铅快冷反应堆,普通的反应堆是纳快冷堆。顾名思义,是利用融化的金属对反应堆进行快速冷却。

  中国海军的核动力发展,肯定要追溯到第一艘核动力攻击潜艇。现在有关中国建造核潜艇的书籍和刊物已经比较多了,逐渐把笼罩在核潜艇研制上的大幕徐徐拉开。但有关中国第一种核潜艇的一些关键性指标,例如核动力装置的功率,依然极少。2001年《兵器知识》杂志刊登了美国斯坦福大学教授约翰•威尔逊•刘易斯的《中国建造核潜艇》一书的部分内容,其中提到中国核动力攻击潜艇的压水堆功率为48 MW,而核动力弹道导弹潜艇的压水堆功率为58 MW。而中国科学院高能物理研究所研究员沈经在2008年发表的文章则透露中国首艘潜艇核动力装置的功率为90MW。两者相差了几乎一倍。但不得不承认的是,无论是48还是90,这个数值和国外相比还是有相当差距的。美国从洛杉矶级核潜艇之后的潜艇用核反应堆功率一般在150MW以上。

945型潜艇,不仅使用了钛合金外壳,最深可下潜500m以外,它的反应堆技术也值得一提。而采用的类似和电报的反应堆也为铅快冷反应堆的研发打下了基础。铅快冷反应堆的安全性是它的重大优势,传统反应堆需要大量冷却水进行辅助冷却,一旦冷却出现故障,反应堆内部的高温将会开始溶解设备,造成核燃料泄露,引起事故,但铅快冷反应堆即使没有冷却水,由于构造的不同,因此可以自行降温,以致设备安全稳定,不过铅快冷堆有腐蚀作用,因此让世界各国极为头疼。

  从核反应的原理来看,舰载核动力功率的提升的空间似乎是很大的,但实际并非如此。首先舰艇安装了核动力,功率要受限于核燃料的使用量。从某种程度上来看,核动力就好像是燃烧铀原子的动力,就像烧油、烧煤一样。功率越大,铀的使用量越大。美国的核动力航母、核潜艇能够使用20-30年不加注核燃料,甚至能一次性使用到舰艇退役。但很多人不了解的是美国舰艇使用的核燃料棒铀-235的富集度高达93-97%,也就是达到了原子弹的水平。法国“戴高乐”号航母用了不到七年就要第二次更换燃料,就是因为K-15反应堆的核燃料棒富集度达不到美军的水平,也就是20%左右。而普通的民用核电站核燃料棒铀-235的富集度3-5%的水平。用个不太恰当的比喻,美国核动力航母燃料棒相当于纯酒精,而法国航母也就是泸州老窖的水平,而民用核电站也就是青岛啤酒了。每一次加注核燃料都相当于一次大修。常规动力舰艇只要通过接口加注燃油就可以了,但更换核燃料要把舰艇开大口子,潜艇甚至要把艇身锯开。高富集度燃料棒的制作可以说是美国的高度机密,就是最亲近的盟国美国都不会说半个字。

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