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版主:黑木崖
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095核潜艇装高温气冷堆?它装印潜艇上才对中国有利
送交者:  2017年03月22日18:38:14 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

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  图:气冷堆这种东西装哪个国家核潜艇都好,就是别往中国核潜艇上折腾。美俄法英都不会上这种蠢当的,印度或许还有点可能。

  在国内军坛里,有一些谣言是经久不息的——比如中国核潜艇搞弯道超车,赶英超美,采用高温气冷堆取代传统的压水堆,实现动力和静音性能的大幅度提升。这里姑且不论鼓吹弯道超车的人考不考得过驾照,懂不懂基本的交通法规常识;但毫无疑问的一点是,核潜艇用不了气冷堆,用气冷堆装潜艇不是弯道超车,而是跳崖超车。因为从原理上,气冷堆的核心结构就和核潜艇本身的结构特征要求,完全是背道而驰的。

图:典型的现代压水堆原理,液态金属堆大体原理与此相同图:典型的现代压水堆原理,液态金属堆大体原理与此相同

  目前有着足够高效率为大型设备提供动力的核能利用方式,都只能是利用核燃料裂变释放出的热能来转变成机械能或者电能。比如现在绝大多数的军用核动力潜艇,就是靠核燃料的热能带出来,加温出高温高压的蒸汽,推动蒸汽轮机旋转,发电、推动螺旋桨或者喷水泵前进。

  而对于动力系统安装空间异常狭窄的舰船——特别是受到耐压壳直径限制的潜艇来说,反应堆必须能在最小的体积和重量限制内,提供足够高的功率。而要做到这一点,其中至关重要的环节就在于工作介质本身携带热量的能力;同样一立方米体积的工作介质,能从反应堆燃料带走更多的热量,它就能把同样体积的反应堆功率做的更高,或者同样功率下的反应堆体积做的更小。

图:一种典型的气冷堆结构原理图:一种典型的气冷堆结构原理

  而气冷堆是用氦气作为工作介质的,和现在主流潜艇使用的压水堆相比,不管怎么提高气体压力,同样体积的氦气携带热量的能力,都比水要差上几百倍。这一点是气冷堆从原理上就决定了不可能应用于潜艇的关键,不管怎么去改进技术都没有用。

  比如清华大学的高温气冷堆,其核心的压力壳体直径4.7米,高度达到12.6米;已经大到这个世界上任何一种现有核潜艇的耐压壳都装不进去的地步,然而最大功率仅有10MW。而主流的核潜艇反应堆功率,即使是法国的袖珍型小弱鸡反应堆CAS48,也有48MW,美俄现役潜艇的最大功率型号比如S6W等轻松达到250MW。

图:气冷堆的一切优势,都建立在陆地核电站的前提下,脱离这个就是扯淡图:气冷堆的一切优势,都建立在陆地核电站的前提下,脱离这个就是扯淡

  事实上高温气冷堆就不是中国的发明,英国在1960年就开始建造20MW功率的高温气冷堆“龙堆”,1964年达到临界,1966年满功率运行。美国1967年建成运行40MW的桃花谷气冷堆,运行多年。而中国现在的气冷堆技术,是继承德国1967年的15MW球床气冷堆路线——该堆安全的成功运行了21年。

  西方在气冷堆发展上的停滞,一方面是因为80年代以后全面爆发的环保和反核风潮,他们连很多已经建成的核电站都没保住而只能提前关闭,根本没有市场再提供给新堆型。另一方面,恰恰是因为这东西在潜艇、舰船上没有任何卵用,在失去民用市场的同时,在军用市场上毫无前景。

图:美国SSN 575海狼号潜艇,搭载液态金属冷却堆,很快就退役了——金属堆性能提升巨大,但是安全性维护性等方面太糟糕了图:美国SSN 575海狼号潜艇,搭载液态金属冷却堆,很快就退役了——金属堆性能提升巨大,但是安全性维护性等方面太糟糕了

  事实上,在不惜一切代价强化核潜艇动力的冷战竞赛中,真正对压水堆形成过挑战的;只是在压水堆基础上,用融化的液态金属取代水的液态金属反应堆。理由同样是相同的体积下,液态金属能携带的热量远高于水——但是由于这种堆存在极大的安全隐患,先后被美苏所放弃。

  过去、现在、可以预见的未来,核潜艇的靠谱反应堆种类,有且、只有压水堆。任何所谓气冷堆等其它杂门堆型鼓吹上舰、上艇,都是胡扯淡的胡说八道。(作者署名:候知健)


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