相比004是核动力,用什么核更关键

火力侦察 2024-03-13 11:18:39

两会期间,港媒记者采访海军政委的报道又再次引燃第4艘国产航母的话题。袁政委的回答一如既往的专业,我们仍然可以从这种什么都说了但又好像什么都没说的如说中得出两个非常重要的结论:一、我们会有第4艘航母;二:在航母的相关技术上我们不存在技术瓶颈。

报道一出振奋人心,不少自媒已经忙不迭地实锤了004核动力,但其实作为拥核大国而言,即便袁政委不表态,对于自主研发航母核反应堆,也没有什么值得怀疑的,但这个技术,目前是处于实验室的阶段还是达到实用化的阶段?并且落到实际用不用更需要多方面的考量,这些不为人知的因素都会影响着004是否是上核动力。

对于004而言,个人更倾向于在003基础上的小步快跑,因为核动力目前还不是我们的刚需,可参考《关于航母的“标”有多重要​》在此不再赘述。

另一方面,若是004上核动力,大家要有这样的心理预期,核动力相对003是个技术上的重大改变,那么在重要分部系统已经重大改变的基础上,以稳妥为原则,其他方面相对003的进步必然会保守一些,并且第一次上核动力总体进度也会慢一些。而若继续采用常规动力,那么在可靠性有保障的基础上其他方面的改进则可以放得更开,比如前甲板偏短的问题、弹射器与升降机布置的问题、甚至是八万余吨的问题等等,这些或许比单纯的核动力对整体战力的提升更显著。鱼与熊掌难兼得,别搞得到时候004真上了核动力其他方面相对003无明显改进又在那儿喷。

而相比004是不是核,用什么样的核,对于未来几十年的中国海军而言可能更重要。

目前世界上的核动力航母均采用传统的铀堆,堆型为压水堆,以美的为代表,目前已经发展了三代,目前最先进的是“福特”的A1B。相比“尼米兹”的A4W堆,A1B燃料丰度由97.3%降到93%,但热功率相比A4W提高了25%,至于所谓的终身不用换料则是以讹传讹。

核动力航母有其长处,但也一直都有其诟病存在,一是出勤率较低,“福特”目前尚未到达换料时间不做参考,以尼米兹为例,目前已完成过换料工作的有6艘,正在换料的有2艘。6艘完成换料的基本在服役的第22~25个年头进行换料,平均换料用时46个月,不可谓不长。

其二由于压水堆本身的特点,存在大量高温高压的管路,并且铀自身的辐射相当高,是个危险的大家伙,需要设计厚重的壳体进行防护。A4W重量达到了635吨,两座就是一艘056的重量。

中国是核应用大国,核潜艇有数十年的运作经验,目前在运行的民用核电机组有55座,目前还有21座机组在建,均为传统的铀基压水堆,理论上为航母研制反应堆以铀堆为基础也是理所应当。虽然之前没有装备过航母用铀堆,但凭借中国的核技术积累和当今的研发能力不存在克服不了的问题。然而在这个节骨眼上,为未来的航母研制铀堆,多少给人一种为003装备蒸汽弹射器的感觉,是否值得这样去做?因为相比铀堆更先进一代的钍堆已经初露曙光。

2011年,中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求,部署启动了首批中科院战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”,计划用20年左右的时间,在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用。2017年4月,甘肃省武威市与中科院签订了建设钍基熔盐堆核能系统项目的战略合作协议,该项目分两期建设,总投资220亿元。2018年9月,该项目开工建设,2021年,主体工程完工。

另外在刚过去的2023年底,中国国际海事技术学术会和展览会上,中船集团江南造船发布了全球首型、世界最大24000TEU级核动力集装箱船船型,所采用的反应堆就是钍堆。以下援引江南厂的原文:

“该船型安全性高,反应堆高温低压运行,在原理上规避堆芯融化,具备防扩散与固有安全特征。该船型无需耐高压容器与管路,即便发生破口事故,在环境温度下迅速凝固,事故后除正常停堆手段外还可以把燃料盐排出堆外,实现快速停堆防止事故扩展。该船型动力装置布置于船舶安全位置电力系统采用双侧冗余设计,充分保证供电系统安全,并具备从人员聚集区应急撤离功能。”

钍堆的主要堆型为熔盐堆,即用熔融状态的盐取代了压水堆中的水作为导热介质。钍燃料溶解于熔盐中,在反应堆里“燃烧”后流出,通过处理后再次流入反应堆参加“燃烧”,全程只在堆内循环流动。为钍堆安全托底的关键是冻结塞,若核反应失控,熔盐温度过高,冻结塞会被融开,燃料熔盐自动流入紧急排放罐,堆内核反应自动停止;钍燃料不足以自我维持链式反应,在排放罐内也由于熔盐降温而自动凝固,不会造成泄漏和放射性危害,且钍的放射性也要比铀低很多。

钍基熔盐堆的特性,从根源上解决了铀基压水堆“易燃易爆”的问题。这个特性不仅在日常使用中更省心,战时反应堆不幸遭受打击时更能体现安全性的优势,要知道无论A4W还是A1B,所用的铀燃料棒丰度都是武器级的,失控就是一枚核弹。

目前钍堆自身也存在着一些不足,其功率密度不如铀堆,并且换料周期也低于铀堆,24000TEU级核动力集装箱船换料周期仅有15~20年。一艘“尼米兹”全寿命周期仅需要进行1次换料,而采用杜堆的航母在50年的服役周期中则可能需要进行2次的换料工作。

但这些缺点并非不能克服,前面讲了熔盐堆的基本运行特点,钍燃料与熔盐是呈液态在反应堆之内的,更换钍燃料时不需要像铀堆一样在航母上进行开膛破肚的大手术,患者4年下不来床,换钍料整体来得更简单方便,可以想象成类似给发动机换机油。

功率密度方面,根据甘肃2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆项目的数据,燃料熔盐的进出口温度分别到达了630°C和650°C;冷却熔盐的进出口温度也接近600°C,是压水堆回路300°C的2倍左右。同样烧锅炉用钍堆热得更快,更高的热工效率低消了功率较低的缺点,并且技术再进步,钍堆也会像铀堆一样进行迭代功率会逐步提高。

我国是缺铀国家,而钍堆的主要燃料钍广泛存在于地壳之中,从采矿的废料中即可获得,价格低廉。未来钍堆实用化成功,可谓利国利民,优异的性能也是国产核动力航母的首选。江南厂此时发布24000TEU级核动力集装箱船概念相信并非空穴来风,暧昧的氛围也烘托到位了,却还需要面对现实最大的障碍——钍堆可能赶不上004这班车了。

甘肃2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆项目设计寿命为10年,就是说至少需要到2030年以后才能充分验证钍堆的可靠性,民转军也需要时间,这期间我们不可能不造航母。这就回到了003到底是用现有技术搓一条蒸汽弹射器还是稍微等等电磁弹射器一步到位的问题,如果决策权交由各位,各位怎么选?

11 阅读:2352
评论列表
  • 2024-03-15 17:37

    核个鸡,两个船厂一个上海一个大连,漏了的话你拖回去修还是直接击沉?文盲天天吹核动力多牛逼,编队其他船全是常规的,你们想用核航母单舰裸奔去哪?

    黑夜中的路边摊 回复:
    很好奇你从哪里看出来文章说要核动力航母自己裸奔的?不会只看个标题就开喷吧[得瑟]
    火力侦察 回复:
    这位高学历人才请指出文中那句话要让核动力航母自己脱离编队跑
  • 2024-03-16 21:59

    还是早早把18海试了再选吧

    火力侦察 回复:
    跨度这么大,求稳不求快
  • 2024-03-15 16:57

    直接烧木头不好吗?

  • 2024-03-17 22:14

    己经确认了是核动力了!!

    浮云 回复:
    不可能。05以后才可能是
  • 2024-03-13 14:26

    钍堆和水堆的各自优缺点我看了很多文章,怎样说的都有,有说钍堆功率密度比水堆高,有的说钍堆没有换料周期这个说法,因为钍堆可以在运行状态下换料,究竟是哪个说法才对呢?

    古村红日 回复: 火力侦察
    期待各路大神解释一下[呲牙笑]
    火力侦察 回复:
    钍堆热量比铀堆高,可能是这里产生的歧义,至于换料周期,江南厂官微原话是15~20年换一次料,如果没有特殊的工艺要求,就不会特意这么说
  • 2024-03-13 21:25

    还选个毛啊,19是常规,20是压水堆早就实锤了,等熔盐堆成熟黄花菜都凉了

    火力侦察 回复:
    非常感谢您的关注,但我还是想说,19、20都还没影,20更可能是2030年以后的事怎么就锤了?并且常规动力也不是问题,对于事物的发展可以有自己的见解和判断,但我们不要做神棍也不要跟着神棍锤这锤那的,是常是核军方自己内部都有两种意见要相互争一争,吃瓜的哪有这么多通天的本事啊。网络上信誓旦旦的实锤消息更多只是一厢情愿或者甚至只是为了体现自己有多牛必,最后押对题的并不能说明什么,50%的概率幸运押对罢了。
    西门吹水 回复:
    时间不等人,19大概率是18的延续,最多小有改进,20的水堆也许和电弹一样早熟,是个意外惊喜,至于钍堆,实在是等不及啊
    西门吹水 回复: 火力侦察
    受教了[作揖]但中船大连20的模型早出来了啊,按照我兔的尿性,我觉着不止实锤而且快了

火力侦察

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