专家:中国发展核动力航母众望所归 反应堆挑战大(2900字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.5.24

专家:中国发展核动力航母众望所归 反应堆挑战大

新华网专稿(新华军事评论员郑文浩)

20xx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。

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。

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,反应堆原来设计要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。

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。

20xx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48MW,而核动力弹道导弹潜艇的压水堆功率为58MW。而中国科学院高能物理研究所研究员沈经在20xx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。

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。

核动力的功率还要受限于系统的安全性。核反应堆是个高温高压高辐射的东西,正常运行的时候,反应堆的压力容器和一回路管道运行的温度可以达到300摄氏度、150个大气压,同时反应堆又是个强大的辐射源,大量的辐射会让材料的强度出现很大损伤。

因此如果片面追求功率而忽视设计上的安全性,舰艇本身的安全就无法保证。在这方面,核潜艇已经有了极为深刻的教训,在已报道的55起核潜艇事故中(法国1起、美国5起、前苏联49起), 有25起与反应堆系统有直接关系。

中国舰载核动力的水平是很难进行判断的,因为

涉及核工业的大量信息尚处于未解密的状态。但提高舰载核动力水平的途径,却是可以归纳总结的:包括延长堆芯的寿命、使用高富集度燃料棒、提高反应堆控制的自动化水平、发展新的抗腐蚀抗高温抗辐射新材料、采用非能动安全系统,以增加自然循环能力,即依靠重力、对流、蒸发等自然过程自动处理各种事件,即使在发生严重事故时,也能保证向堆芯补水,绝对保证堆芯不裸露,而且无需运行人员操作,从而避免人为误操作的发生。

中国核动力的进步,可以从民用核反应堆的发展上初窥端倪。和美俄法等国一样,中国的民用核反应堆技术其实“军转民”的结果。

中国的秦山核电站一期的技术来源,就是中国第一代核潜艇的压水反应堆。

从大亚湾核电站到岭澳核电站一期、二期, 再到红沿河核电站,这则是一条引进法国核电技术在逐步国产化的历程。

辽宁红沿河核电厂的4座国内首个具有自主品牌的CPR1000核电机组,可以视为是中国在消化法国技术的二代半核电水平。

如果说CPR1000是来源法国设计,那么秦山二期则是中国自主设计向“二代半”核电靠拢的一个过程。

秦山二期核电站,在堆芯设计、性能指标、反应堆系统设计、反应堆冷却剂系统设计中都获得了众多创新性成果。在秦山二期的55项关键设备中47项实现了国产化,其中压力容器、蒸气发生器、控制棒驱动、新材料管道均实现国产化。

现在随着AP1000项目的发展,中国也开始在充分消化吸收美国西屋公司第三代AP1000设计技术的基础上进行国产CAP1000的设计开发工作。

更重要的是伴随CPR1000和秦山二期的发展,中国已经形成了一个快速发展的核电产业链条。以上海为例,正逐步形成包括核岛、常规岛、控制系统、核电材料、辅助设备五大板块在内的完整核电产业链。

上海核电产业具有起步较早、基础较好、人才资源丰富的特有优势。从上世纪70年代起,上海核电企业参与过秦山一期、秦山二期、岭澳等核电站的主辅设备研制生产。现在上海电气、上海核工院等对核电的投资和推广明显加大。

上海电气集团成立重工集团,加大对临港和闵行两大核电设备生产基地的建设,其中临港将形成2.5套百万千瓦级核岛主设备、4.5套堆内构件和控制棒驱动机构等制造能力。

宝银特种钢管公司,首次涉足核电蒸汽发生器用

钢Inconel690-U型管的设计、研发和生产领域。

可以肯定的是,中国核电产业飞速发展,肯定会为舰艇的核动力发展提供技术支持。

不过,中国航母是否采用核动力,除了技术的限制,还取决于海军的战略、航母的总体设计和经费。


第二篇:中国发展核动力航母理所应当 3200字

军用核能技术应用及 其发展作业

中国建造核动力航母理所应当

班级: 姓名:年月日


1 概述
目前我国第一艘航空母舰已经试水,虽然是从国外购买,但我国自行建造 航母的趋势已不可阻挡, 是建造常规动力航母还是像超级大国美国那样建造核动 力航母,是应该考虑的问题。我国以目前的国际形势,建造核动力航母是可行和 必要的。

2 中国建造核动力航母理所应当
2.1 中国建造核动力航母的条件
2.1.1 战略上需要 2.1.1.1 保护广袤领海更需要“核”的影响力 我国有 300 多万平方千米的海域国土、1800 多千米的海岸线以及 6000 多个岛屿,但我们的远洋作战能力有限,对本来属于我国的东海和南海领海 资源只能无奈地与邻国“放弃争议,共同开发”。我国从海岸线的长度和海 洋领土的广度来说都是英法等“小国”无法相比的,但他们都有海上“巨无 霸”坐镇,我国如此广阔的海疆特别是远离大陆的广大南海,更需要配备核 动力航母。 2.1.1.2 变“拒之门外”为“拒之院外” 邓小平主席曾对“近海防御”作过多次解释,他说: “积极防御,也包 括我们出去的,人若犯我,我必犯人嘛。 ”并更加明确地指出“我们的方针 是只在太平洋活动。” 这就明确了“近海防御”的范围是太平洋,太平洋 特别是西北太平洋相对于全球来说应是我国“近海防御”中的“近海”概 念。所以,积极防御不是消极防御,不是只在本土死防硬守。从某种意义上 说,美国、日本等国家一直扮演着“敌对”国家的角色,只有在太平洋、至 少在西北太平洋有我国的核潜艇、核航母游弋巡逻,才会使这些垂涎欲滴的 国家有所收敛。 如果让常规动力航母担负远海大洋的“蓝水”作战任务,其弱点就暴露 出来了,如:需要为其专门配备燃料补给船只跟随,这就增大了航母编队的 规模和目标,一旦燃料补给船被击损,航母就断绝了燃料来源,航母的持久 进攻能力就要大打折扣;而核动力航母对补给的依赖性小,适合在我国的领 海以外“长途跋涉”,这在战略上是极为有利的。 2.1.2 性能上占先 2.1.2.1“蓝水”海军更需要能“跑马拉松”的核动力航母 因为核动力航母功率巨大,航程近乎无限,更换一次核燃料即可连续使 用十几年甚至几十年,以 20 节航速航行时,总航程可达 100 多万海里,具 有可持续的高速度、远距离航行至作战海域,到达之后又可以立即投入持续 的战斗准备和战斗行动中去,而不需要进行燃料补充;而常规动力航母则相 形见绌,即使加满燃油,以 20 节航速航行时总航程也就一两万海里,平均 几天就要降低航速补给一次油料(每次约需要数小时),否则就跑不动,跑 不远,延长了抵达战区的时间,难以持续奔袭和作战。为加快补给进程,往 往多艘舰艇密集,以低速并列航行同时补给,防御能力明显降低,给对方实 施打击创造了条件。另外航母在接受海上补给时的机动性和对于舰载机起降 都会受到一定限制,不利于组织有效的空防,且补给编队的加入使航母编队


雷达反射体更多,更易被探测和攻击,使它们在海上的生存能力打了折扣。 所以核动力航母具有更好的隐蔽性、机动性和耐久性。 2.1.2.2 核动力航母提高战斗力的余地更大 航母采用核动力后,无需额外储存自身燃油,因而可以腾出大量空间装 载更多的航空燃油、武器弹药及补给品,从而使战斗续航时间大大增加。据 报道,美国“小鹰”级常规动力航母的航空燃油装载量为 5919 吨,航空武 器装载量为 1800 吨,若改为核动力,航空燃油的装载量增加至 7930 吨,航 空武器装载量增加到 2960 吨;核动力航母上还能储存一定数量的舰用燃油, 可在海上为护航舰艇实施油料补给,减少对补给舰的需求,使编队的持续作 战能力更强:所以在同等吨位水平下,核动力航母的战斗力要强于常规动力 航母。 2.1.2.3 航母采用核动力可以改善小环境 常规动力舰船的主要缺陷之一是产生二氧化碳等废物,并排放热量,污 染环境并加速温室效应。另外如果是燃气轮机航母,其空气进排气管就要占 据大约 30 万立方英尺的空间。 核动力航母没有烟囱,减少了日常废气对舰体、飞机、上层建筑上的电 子天线等部件的腐蚀,同时明显降低了因排烟所形成的红外辐射,隐身性能 也有所增强。因毒气减少、噪声降低,上层建筑“岛”很小,增加了飞行甲 板的可用面积,官兵的生活与工作条件也能得到可观的改善。 核动力航母的淡水供应充足,“华盛顿”号核动力航母的淡水生产能力 为平均每日1500 吨,使用淡水(如淋浴、洗涤等)不必像常规动力航母那 样受到限制。 经过我国几十年的实践证明,我国船用核动力装置的安全性也是很好 的,核动力的屏蔽设施虽然重,但与常规动力航母的动力舱室相比,体积要 小,重量仍要轻。所以核动力装置平时是很清净和安全的,只有在防护措施 不当或战损时,才可能对人员产生伤害,对环境造成污染。 我国已经在航母的发展上落后于人,航母一般可以服役 30 至 xx年,如 果起点不高, 势必越来越落后。 邓小平同志在谈到武器装备的发展时说: “我 们不需要太多,但要精,要真正是现代化的东西”,这种“少而精”的发展 原则在我国相当一段时期都是适用的。 2.1.3 技术上可行 虽然中国是首次造航母,但不是从一张白纸从头开始,而是有一定的技术和 科研基础,特别是我国已经具备建造核动力装置的能力,储备了比较雄厚的核技 术力量,积累了几十年的核潜艇和核电站使用经验,特别是核潜艇上的核动力装 置应该可以相对容易地移植到水面舰船上去,而不是完全意义上的重新研制,这 在国外也有先例: 比如苏联第一艘核潜艇使用的就是“列宁”号破冰船的反应堆 类型,法国“戴高乐”级核动力航母也是把新型潜艇的核反应堆直接搬上来用 的,航母的空间大,更有利于布置核动力装置。

2.2 美国核动力航母的历程
自从美国建成核潜艇后,美海军认识到核动力优越性后,决定研制核动力航 母。 19xx年x月,世界上第一艘核动力航母“企业”号建成服役。美国的“企 业”号航母上装备核动力装置,使航空母舰具有更大的机动性和惊人的续航力,


更换一次核燃料可连续航行 xx年。而且,它可以高速地驶往世界上任何一个海 域。“企业”号核动力航母的问世,使航空母舰的发展进入新纪元。 美国在“企业”号核动力航空母舰基础上又发展了“尼米兹”级核动力航空 母舰,这是继“企业”号核航母之后,为美国第二代核动力航空母舰。它的首制 舰是“尼米兹”号,于 19xx年x月建成、服役。它的标准排水量 72916 吨,舰长 332.9 米, 40.8 米, 宽 舰上装有 2 座核反应堆和 4 台蒸汽轮机, 航速 30 节以上, 装填一次核燃料可持续使用 xx年,航程可达到 100 万海里。舰上可搭载 90 架各 种类型战机,最大舰载机数量超过一百架。尼米兹级是美国海军大型核动力航空 母舰,舷号自 CVN-68 至 CVN-77,共计建造十艘。从二十世纪六十年代开始设计 建造,直到二十一世纪初,尼米兹级一直是美国海上力量和全球战略的支柱。 现在,美国正在发展和建造福特级核动力航空母舰,它是在尼米兹级核动力 航空母舰发展起来的。 美国拥有世界上最多的和最大的航空母舰, 并拥有 “企业” 级、“尼米兹”级大型核航母,美国是当今世界上航母力量最强大的国家,美国 的核航母技术仍处于世界领先地位。

2.3 中国发展航母的战略
自近现代以来,在海上有效使用航母战略的主要有三种模式:日本模式、美 国模式和英法模式。日本在二战期间为争夺西太平洋霸权,穷兵黩武弄出了多达 25 艘航母, 其中 4 艘重型航母, 都参与了奇袭珍珠港。 而美国目前有 11 艘航母, 经常充当其“胡萝卜加大棒”全球策略的棒锤功能; 法国及英国拥有 1 至 3 艘航 母,关键时刻才出手,如不久前北约空袭利比亚。 中国航母战略似乎将更接近英法模式,即以一艘护近海(不排除从第一岛链 外包抄对手) 、一艘巡远洋,再一艘作为战略预备队。 中国作为世界海洋大国发展航母战略无可厚非,但必须防止“北洋舰队 化”,即装备现代化也同时“花瓶化”,导致费效比失衡,最后无力再加以更新 维护,又恰逢外部敌人的高速发展和凶猛袭击,一代威武舰队就此烟消云散

3 结论
中国发展核动力航母是理所应当的,是可行的。正如美国所见,核动力航母 有常规动力航母所不具有优势,我国也应重视起来,发展核动力航母。虽然这在 短期内有不可克服的困难,但这是每个国人的希冀,中国能在蓝色的海洋建立一 个强大的海军,中国的历史将由核动力航母改变。

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