'淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高'

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核動力航空母艦的優點有很多文章去探討,包括續航能力強、航空燃油彈藥攜帶量大、可以長時間保持高航速等等。今天我們來說一下核動力航空母艦的缺點或者說難點,畢竟世界上到目前為止擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國,即便算上蘇聯的“烏里揚諾夫斯克”也不過是3個國家。

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核動力航空母艦的優點有很多文章去探討,包括續航能力強、航空燃油彈藥攜帶量大、可以長時間保持高航速等等。今天我們來說一下核動力航空母艦的缺點或者說難點,畢竟世界上到目前為止擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國,即便算上蘇聯的“烏里揚諾夫斯克”也不過是3個國家。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

限制發展核動力航空母艦的重要因素就是:1.技術難度、2.花費,就目前來看世界上現役的航空母艦主要動力方式有3種:

  • 燃氣輪機
  • 鍋爐+蒸汽輪機
  • 核反應堆+蒸汽輪機

第一種燃氣輪機多用在輕型航空母艦當中,大型航母只有英國“伊麗莎白女王”採用燃氣輪機。其他的大中型航母包括美國的核動力航空母艦都是以蒸汽輪機為最終驅動,能量的轉換介質都是高溫高壓蒸汽。至於產生蒸汽的方式主要就是鍋爐燃燒化石燃料產熱或者核反應堆鏈式反應產熱,這二者從原理上講其實都是一樣的。但是燒鍋爐容易,核反應堆就比較難了,核物理學本身的理論研究門檻就很高,世界頂級的理工科院校和研究所基本集中在中美俄日以及歐洲老牌工業國當中,必須基礎研究非常紮實的國家才能培養出相關的科學和技術人才。這種理論上的起點已經讓小國家望而卻步,我指的小國家可不是指“領土”小,而是指軟實力,比如你讓阿根廷去搞原子彈和核潛艇,顯然他沒有這個基礎實力。

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核動力航空母艦的優點有很多文章去探討,包括續航能力強、航空燃油彈藥攜帶量大、可以長時間保持高航速等等。今天我們來說一下核動力航空母艦的缺點或者說難點,畢竟世界上到目前為止擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國,即便算上蘇聯的“烏里揚諾夫斯克”也不過是3個國家。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

限制發展核動力航空母艦的重要因素就是:1.技術難度、2.花費,就目前來看世界上現役的航空母艦主要動力方式有3種:

  • 燃氣輪機
  • 鍋爐+蒸汽輪機
  • 核反應堆+蒸汽輪機

第一種燃氣輪機多用在輕型航空母艦當中,大型航母只有英國“伊麗莎白女王”採用燃氣輪機。其他的大中型航母包括美國的核動力航空母艦都是以蒸汽輪機為最終驅動,能量的轉換介質都是高溫高壓蒸汽。至於產生蒸汽的方式主要就是鍋爐燃燒化石燃料產熱或者核反應堆鏈式反應產熱,這二者從原理上講其實都是一樣的。但是燒鍋爐容易,核反應堆就比較難了,核物理學本身的理論研究門檻就很高,世界頂級的理工科院校和研究所基本集中在中美俄日以及歐洲老牌工業國當中,必須基礎研究非常紮實的國家才能培養出相關的科學和技術人才。這種理論上的起點已經讓小國家望而卻步,我指的小國家可不是指“領土”小,而是指軟實力,比如你讓阿根廷去搞原子彈和核潛艇,顯然他沒有這個基礎實力。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

美國“企業”號核動力航空母艦使用的A2W型核反應堆

理論研究是一個方面,將理論轉化成實際的工程成果又是另外一個問題。建造陸上核反應堆的國家有很多,但是如何將成熟的核反應堆移植到航空母艦上?我們舉個例子:陸上核電站使用的核燃料丰度大都在5%左右,用完了可以更換。但是船用核反應堆不一樣,一方面是維護起來相當麻煩,另一方面是船用動力要求能量密度極高,所以船用/潛艇用反應堆所使用的核燃料通常丰度都很高,比如下圖為美國現役的幾種船用/潛艇用核反應堆的核燃料豐都,可以看到基本都在90%以上,屬於“武器級”核燃料。所以這又涉及到如何對核燃料進行提純的問題,目前主流的離心法和氣體擴散法都屬於極高耗能的提純辦法,毫不客氣的說用氣體擴散法提純核燃料可以相當於一座中等城市的耗電。而武器級離心機屬於國際管制類器材,世界上有能力做到武器級核燃料濃縮的國家不超過10個,這又是一道難以逾越的障礙。

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核動力航空母艦的優點有很多文章去探討,包括續航能力強、航空燃油彈藥攜帶量大、可以長時間保持高航速等等。今天我們來說一下核動力航空母艦的缺點或者說難點,畢竟世界上到目前為止擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國,即便算上蘇聯的“烏里揚諾夫斯克”也不過是3個國家。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

限制發展核動力航空母艦的重要因素就是:1.技術難度、2.花費,就目前來看世界上現役的航空母艦主要動力方式有3種:

  • 燃氣輪機
  • 鍋爐+蒸汽輪機
  • 核反應堆+蒸汽輪機

第一種燃氣輪機多用在輕型航空母艦當中,大型航母只有英國“伊麗莎白女王”採用燃氣輪機。其他的大中型航母包括美國的核動力航空母艦都是以蒸汽輪機為最終驅動,能量的轉換介質都是高溫高壓蒸汽。至於產生蒸汽的方式主要就是鍋爐燃燒化石燃料產熱或者核反應堆鏈式反應產熱,這二者從原理上講其實都是一樣的。但是燒鍋爐容易,核反應堆就比較難了,核物理學本身的理論研究門檻就很高,世界頂級的理工科院校和研究所基本集中在中美俄日以及歐洲老牌工業國當中,必須基礎研究非常紮實的國家才能培養出相關的科學和技術人才。這種理論上的起點已經讓小國家望而卻步,我指的小國家可不是指“領土”小,而是指軟實力,比如你讓阿根廷去搞原子彈和核潛艇,顯然他沒有這個基礎實力。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

美國“企業”號核動力航空母艦使用的A2W型核反應堆

理論研究是一個方面,將理論轉化成實際的工程成果又是另外一個問題。建造陸上核反應堆的國家有很多,但是如何將成熟的核反應堆移植到航空母艦上?我們舉個例子:陸上核電站使用的核燃料丰度大都在5%左右,用完了可以更換。但是船用核反應堆不一樣,一方面是維護起來相當麻煩,另一方面是船用動力要求能量密度極高,所以船用/潛艇用反應堆所使用的核燃料通常丰度都很高,比如下圖為美國現役的幾種船用/潛艇用核反應堆的核燃料豐都,可以看到基本都在90%以上,屬於“武器級”核燃料。所以這又涉及到如何對核燃料進行提純的問題,目前主流的離心法和氣體擴散法都屬於極高耗能的提純辦法,毫不客氣的說用氣體擴散法提純核燃料可以相當於一座中等城市的耗電。而武器級離心機屬於國際管制類器材,世界上有能力做到武器級核燃料濃縮的國家不超過10個,這又是一道難以逾越的障礙。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

我們再舉個例子:陸上核電站相當一部分都選擇在靠近海邊的地方,因為核電站對冷卻的要求極高。如果不能靠近水源那麼就建立巨大的冷卻塔對冷卻水進行循環回收。但是我們要明白,不管是靠近海邊也好還是建立冷卻塔都是有足夠的空間,一座冷卻塔的高度可以達到數十米。但是核潛艇也好核動力航空母艦也好,他們沒有陸地上那麼豐富的空間資源,所以這就要求核潛艇/航空母艦反應堆空間必須極大壓縮體積但是又要具備各級循環迴路以保證正常工作,這就要求冷卻劑的傳熱效率非常高才可以,比如蘇聯/俄羅斯在705型核潛艇上就使用過鉛-鉍冷卻劑,該級潛艇也達到過超過40節的航速。

技術上的問題其實就卡住了大部分的國家,包括中國一直沒能拿出成熟的船用核動力系統,問題就是出現在船用核反應堆技術沒有完全的成熟,或者說還在試驗當中。印度使用的核潛艇核反應堆也是用了俄羅斯的技術,如果印度獨立搞潛艇/船用核反應堆那麼恐怕還要等上幾十年。

另一個因素就是經濟問題,因為核動力艦船的花費是在是太過巨大。法國“戴高樂”號核動力航空母艦經常被人嘲笑,其實他的原設計是3座K-15潛艇用反應堆,按照設計3座其實可以滿足“戴高樂”的要求,但是最後還是因為成本問題被硬生生從3座堆減到2座,造成了今天心臟病的問題。美國最新的“福特”級核動力航空母艦使用的A1B核反應堆單堆造價在5億美元以上,2座加起來超過10億美元,這個價碼足夠造一艘萬噸級“盾艦”,放在中小國家他們寧願拿著10億美元去購買一艘戰鬥力很強的水面艦艇而不是扔到核動力航母這個“無底洞”當中。

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核動力航空母艦的優點有很多文章去探討,包括續航能力強、航空燃油彈藥攜帶量大、可以長時間保持高航速等等。今天我們來說一下核動力航空母艦的缺點或者說難點,畢竟世界上到目前為止擁有核動力航空母艦的國家只有美國和法國,即便算上蘇聯的“烏里揚諾夫斯克”也不過是3個國家。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

限制發展核動力航空母艦的重要因素就是:1.技術難度、2.花費,就目前來看世界上現役的航空母艦主要動力方式有3種:

  • 燃氣輪機
  • 鍋爐+蒸汽輪機
  • 核反應堆+蒸汽輪機

第一種燃氣輪機多用在輕型航空母艦當中,大型航母只有英國“伊麗莎白女王”採用燃氣輪機。其他的大中型航母包括美國的核動力航空母艦都是以蒸汽輪機為最終驅動,能量的轉換介質都是高溫高壓蒸汽。至於產生蒸汽的方式主要就是鍋爐燃燒化石燃料產熱或者核反應堆鏈式反應產熱,這二者從原理上講其實都是一樣的。但是燒鍋爐容易,核反應堆就比較難了,核物理學本身的理論研究門檻就很高,世界頂級的理工科院校和研究所基本集中在中美俄日以及歐洲老牌工業國當中,必須基礎研究非常紮實的國家才能培養出相關的科學和技術人才。這種理論上的起點已經讓小國家望而卻步,我指的小國家可不是指“領土”小,而是指軟實力,比如你讓阿根廷去搞原子彈和核潛艇,顯然他沒有這個基礎實力。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

美國“企業”號核動力航空母艦使用的A2W型核反應堆

理論研究是一個方面,將理論轉化成實際的工程成果又是另外一個問題。建造陸上核反應堆的國家有很多,但是如何將成熟的核反應堆移植到航空母艦上?我們舉個例子:陸上核電站使用的核燃料丰度大都在5%左右,用完了可以更換。但是船用核反應堆不一樣,一方面是維護起來相當麻煩,另一方面是船用動力要求能量密度極高,所以船用/潛艇用反應堆所使用的核燃料通常丰度都很高,比如下圖為美國現役的幾種船用/潛艇用核反應堆的核燃料豐都,可以看到基本都在90%以上,屬於“武器級”核燃料。所以這又涉及到如何對核燃料進行提純的問題,目前主流的離心法和氣體擴散法都屬於極高耗能的提純辦法,毫不客氣的說用氣體擴散法提純核燃料可以相當於一座中等城市的耗電。而武器級離心機屬於國際管制類器材,世界上有能力做到武器級核燃料濃縮的國家不超過10個,這又是一道難以逾越的障礙。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

我們再舉個例子:陸上核電站相當一部分都選擇在靠近海邊的地方,因為核電站對冷卻的要求極高。如果不能靠近水源那麼就建立巨大的冷卻塔對冷卻水進行循環回收。但是我們要明白,不管是靠近海邊也好還是建立冷卻塔都是有足夠的空間,一座冷卻塔的高度可以達到數十米。但是核潛艇也好核動力航空母艦也好,他們沒有陸地上那麼豐富的空間資源,所以這就要求核潛艇/航空母艦反應堆空間必須極大壓縮體積但是又要具備各級循環迴路以保證正常工作,這就要求冷卻劑的傳熱效率非常高才可以,比如蘇聯/俄羅斯在705型核潛艇上就使用過鉛-鉍冷卻劑,該級潛艇也達到過超過40節的航速。

技術上的問題其實就卡住了大部分的國家,包括中國一直沒能拿出成熟的船用核動力系統,問題就是出現在船用核反應堆技術沒有完全的成熟,或者說還在試驗當中。印度使用的核潛艇核反應堆也是用了俄羅斯的技術,如果印度獨立搞潛艇/船用核反應堆那麼恐怕還要等上幾十年。

另一個因素就是經濟問題,因為核動力艦船的花費是在是太過巨大。法國“戴高樂”號核動力航空母艦經常被人嘲笑,其實他的原設計是3座K-15潛艇用反應堆,按照設計3座其實可以滿足“戴高樂”的要求,但是最後還是因為成本問題被硬生生從3座堆減到2座,造成了今天心臟病的問題。美國最新的“福特”級核動力航空母艦使用的A1B核反應堆單堆造價在5億美元以上,2座加起來超過10億美元,這個價碼足夠造一艘萬噸級“盾艦”,放在中小國家他們寧願拿著10億美元去購買一艘戰鬥力很強的水面艦艇而不是扔到核動力航母這個“無底洞”當中。

淺談核動力航空母艦和核潛艇的缺點 貴且技術等級太高

A1B核反應堆

所以核動力艦艇為什麼數來數去一直就是在五大常任理事國當中,說白了也就是這五個國家有這個經濟和技術實力。其他的國家不是說不想有,而是真的“力不從心”。

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