中国核航母弯道超车或靠它 美俄潜艇用该技术均失败

中国核航母弯道超车或靠它 美俄潜艇用该技术均失败

国内现在有很强的呼声，要实现航母的核动力化 　　在针对潜艇、航母这类船舶的动力反应堆来说，目前真正比较有可能对压水堆形成威胁的方向、在历史上也曾挑战过压水堆的类型，只有液态金属堆。 　　美国早期装在核潜艇上的金属堆，在同时代压水堆只有17%热效率时，它就能达到22%——这意味着30%的性能提升。在相同的时代，金属堆能提供压水堆超出一代以上的性能水平。 　　美国SSN 575海狼号潜艇，曾搭载液态金属堆 　　金属堆在基本的结构原理上其实和压水堆是一致的。   　　压水堆中，核燃料加热一回路的水加热到280-350度左右；而在一、二回路的热交换器中，二回路的水被一回路传递来的巨大热量，加热成温度和压力都低于一回路的蒸汽，再去推动蒸汽轮机高速旋转，从而带动发电机和螺旋桨（经过减速机构）。 　　压水堆最大的问题，就是实现一回路的高温，需要保持在每平方厘米112-163公斤的高压状态下，而且水温也没法再高了——374度后水无法保持液态。而金属堆的最大优势，就是只需要低得多的压力，就能实现远超一回路的温度。 　　略去增殖反应之类的考虑，金属堆大致上相当于压水堆把一回路的冷却剂，从水改成了低熔点的金属。 　　压水堆结构 　　这些金属虽然熔点低，但是沸点却很高——达到800-900度，远非水的100度可比。因此只需要每平方厘米50-70公斤的压力，就能实现一回路出口550度的高温；理论上最高，可以达到800度以上。 　　由于温度和密度上的优势，每一立方米液态金属能携带的热量，远远超出一立方米经过加压的水。因此相同条件下；液态金属堆在二回路中，生成的蒸汽压力和温度能大大的优于压水堆。由于蕴含了高的多的能量，因此金属堆推动汽轮机的力量也特别大。 　　水银是最常见液态金属，但沸点太低，只有三百多度 　　在这种一回路高温/低压设计思想下提出的技术路径，除了液态金属堆以外，还有熔盐反应堆——冷却剂甚至核燃料本身都是熔融状态的盐类物质，不过这类反应堆的技术现在远比液态金属堆更不成熟。 　　美苏早期的金属堆全部宣告失败——故障频发，事故不断，而且价格太过于昂贵。这其中涉及到大量的问题，最关键的还在于液态金属的两个麻烦特性： 　　液态金属低温下会凝固，这对反应堆的停堆管理造成了巨大的麻烦和成本。对管道和阀门有很强的腐蚀（金属之间相互溶解，以及产生化学反应生成化合物）作用，导致各种故障和事故不断。 　　虽然问题重重，但是液态金属堆这个技术方向并没有死亡——它的性能优势太明显了，而且高功率密度、单堆可以实现大功率的特性；使得它极其适合用在潜艇、军舰上做为动力。因此在先进反应堆型的探索中，液态金属堆仍然是最被重视的主要突破口之一。 　　俄罗斯BN600液态金属反应堆模型，用的是钠 　　比如就目前来说，使用铅铋合金为冷却剂，就是四代反应堆最重要的方向之一。液态金属的腐蚀作用，可以通过材料和工艺问题解决——比如在金属管道内部加设隔离层。 　　而如何处理液态金属的凝固问题，目前也提出了多种方案：比如其中一种是二级熔融启动，通过增设启动级，先进行部分链式核反应放热，对液态金属进行加温，直到使其全部熔融。 　　而毫无疑问，新一代的金属堆目前还存在大量的技术问题，要上潜艇或者航母依然遥遥无期，核心技术和工程难关的突破时间依然不可预知。这也是笔者此前在文章中提到，可预见的未来内，压水堆仍然是军舰唯一可选的核动力形式的原因。   　　可预见未来还得靠压水堆，更往后得靠金属堆 　　但是从人类现在已经发展出来的反应堆基本结构类型来看，未来能大幅度突破压水堆性能极限、实现小体积、大功率的动力堆构型；只有金属堆是最有可能、最适宜的。 　　在船舶动力堆的发展上，美苏在在技术条件不成熟的情况下提前应用液态金属堆，走了很大的弯路。中国核潜艇和核航母（如果要搞）在远期的未来，动力上能否成功弯道超车，恐怕关键还得落在是否能先于美、法、俄三国，完成新一代先进液态金属堆的实用化。（作者署名：候知健）

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• 呵呵 -TBz- ♂ (0 bytes) () 12/09/2017 postreply 09:13:18