005號核航母來了？采用顛覆性技術(shù)，臺專家曾評價下水速度太恐怖

作品聲明：內(nèi)容取材于網(wǎng)絡(luò)

福建艦舷號是18號，但在2020年的時候中國船舶工業(yè)放出過一艘航母模型。這個航母模型的艦島上沒有煙囪，所以是很明顯的核動力航母。其舷號是“20號”，它很可能正是003型航母福建艦、未來將會造出來的004型航母19號艦之后的“005型核動力航母”。

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當然，也有人認為福建艦之后的19號艦將是003型航母的姊妹艦——003A型航母，所以我國的20號艦可能是004型航母。

但不管20艦是004型航母還是005型航母，它都有極大可能是一艘核動力航母，并且上面可能采用顛覆性技術(shù)。

中國核動力航母效果圖

中國核動力航母會用釷基堆或玲龍一號？

說到“005型航母”上面的顛覆性技術(shù)，有不少自媒體宣稱中國的核動力航母將使用釷基熔鹽堆，或者是玲龍一號那樣的小堆。但從軍事需求的角度上看，“005型航母”上用這兩種技術(shù)的可能性幾乎沒有。

玲龍一號

現(xiàn)代軍用核反應(yīng)堆追求的是接近“武器級濃縮鈾”的濃縮鈾豐度。像美國尼米茲級核動力航母、福特級航母上用的核反應(yīng)堆，其使用的濃縮鈾都是從退役原子彈上拆下來的，濃縮鈾豐度均超過了90%。

核反應(yīng)堆上的濃縮鈾豐度足夠高，才能達到一臺反應(yīng)堆用幾十年時間的效果，從而大幅度降低核動力航母的維護成本和時間。

尼米茲級核動力航母用的A4W型核反應(yīng)堆能用25年一換，福特級用的A1B壓水堆甚至能50年一換，這已經(jīng)覆蓋了福特級航母的全服役周期，達到“終生不換核反應(yīng)堆”的目的。

尼米茲級航母

相比較之下，法國戴高樂號核動力航母用的核反應(yīng)堆是K15型核反應(yīng)堆，其濃縮鈾豐度為20%左右，該型核反應(yīng)堆就需要差不多7年一換了。

不管是釷基熔鹽堆還是玲龍一號，其濃縮鈾豐度均在5%以下。

用這種豐度的核反應(yīng)堆，中國的“005型航母”怕是要2~3年換一次核反應(yīng)堆，換一次用時2~3年。

核動力航母換核反應(yīng)堆

中國要是生產(chǎn)核動力航母，那其極有可能生產(chǎn)一型和美國A1B壓水堆類似的“采用武器級濃縮鈾”的軍用核反應(yīng)堆，上面頂多用一些和商用核反應(yīng)堆共通的技術(shù)。

至于一些人心心念念的提升釷基熔鹽堆和玲龍一號核反應(yīng)堆的核燃料豐度，也幾乎是不可能的事情。

提升玲龍一號核反應(yīng)堆的濃縮鈾豐度，這基本和重新設(shè)計一型核反應(yīng)堆差不多了。硬要提升玲龍一號的濃縮鈾豐度，這就好比一型戰(zhàn)機的總設(shè)計師覺得殲-8是一款好飛機，飛得高速度又快，所以適合改成一款轟炸機。那其它戰(zhàn)機的設(shè)計師只會一臉黑人問號。

玲龍一號

至于提升釷基熔鹽堆的核燃料豐度，在技術(shù)上能做到，但實際上沒有提升的必要。

釷基熔鹽堆消耗的不是“濃縮鈾”，它是先將“釷”轉(zhuǎn)換成“鈾元素”，然后再用來發(fā)電。

如果提升該反應(yīng)堆的“釷燃料”豐度，它就會讓堆芯中子能譜變硬，導致慢中子份額減少，然后讓釷的轉(zhuǎn)化效率降低。

中國釷基核反應(yīng)堆（實驗堆）

這就好比豬八戒在高老莊做工，原本吃5個便宜的玉米面窩窩頭能耕地10小時，結(jié)果現(xiàn)在豬八戒吃了5個細糧做的白面饅頭，然后他說自己要花點時間細細品味，好好消化消化，然后一天就只能耕地8小時了。你猜高員外會不會讓豬八戒吃白面饅頭？

中國核動力航母可能使用超臨界堆

那么中國“005型航母”既然不用釷基熔鹽堆和玲龍一號，那么它會用什么“顛覆性技術(shù)”呢？答案是“超臨界二氧化碳動力循環(huán)系統(tǒng)”（布雷頓循環(huán)）。

中國核動力航母概念圖

傳統(tǒng)核反應(yīng)堆用的都是蒸汽朗肯循環(huán)，即以“水-水蒸氣”為工質(zhì)的熱力循環(huán)體系。我們上面提到的尼米茲級航母的A4W反應(yīng)堆、福特級航母的A1B核反應(yīng)堆、戴高樂號航母的K15反應(yīng)堆都是如此。

布雷頓循環(huán)則是用高密度的，接近液體的二氧化碳作為工質(zhì)的核反應(yīng)堆。這種技術(shù)相較于傳統(tǒng)蒸汽朗肯循環(huán)有三大主要優(yōu)勢。

超臨界二氧化碳

第一大優(yōu)勢是功率高。用布雷頓循環(huán)的核反應(yīng)堆，不需要反應(yīng)堆先將水變成水蒸氣，所以大幅度降低了能源損耗，提升了反應(yīng)堆輸出功率。

并且液體（流體二氧化碳）的熱傳遞效率也大幅度高于氣體（水蒸氣），這也會大幅度提升核反應(yīng)堆的輸出功率。

第二大優(yōu)勢是體積小。這個很好理解，高密度的“液體”在和氣體同等重量的情況下，自然是“液體”的體積更小，所以可以大幅度縮減封裝流體容器的體積。

第三大優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單。傳統(tǒng)核反應(yīng)堆需要將水變成水蒸氣，里面涉及到的設(shè)備太多了，需要增加很多零部件實現(xiàn)“將水變成水蒸氣”的功能。

傳統(tǒng)核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖

用布雷頓循環(huán)的核反應(yīng)堆全程用“液體二氧化碳”，只需要考慮密封性，保證它不泄露就行，在結(jié)構(gòu)上自然大幅度簡化。

當然目前在技術(shù)上，我國距離“布雷頓循環(huán)核反應(yīng)堆”落地還有一些距離。

2023年時西安熱工院才完成了5MW功率的試驗機組連續(xù)運行（電功率），而該技術(shù)要想上航母，需要單臺反應(yīng)堆功率達到100MW以上（電功率）。

西安熱工院的布雷頓循環(huán)發(fā)電機組

不過我國“005型航母”上裝“布雷頓循環(huán)核反應(yīng)堆”的可能性還是很大的，因為當前中國已經(jīng)在嘗試往民船上裝使用布雷頓循環(huán)的發(fā)電機組了，雖然是常規(guī)動力的。

這就說明中國在相關(guān)船用技術(shù)上已經(jīng)有了很深的技術(shù)積累。

如果中國核動力航母上真用了“布雷頓循環(huán)核反應(yīng)堆”，那么這將是一艘動力比美國福特級更澎湃，有更充能源能使用更多“電器”的航母。

中國核動力航母概念圖

中國航母建造速度

當然，相較于“005型航母”上的技術(shù)問題，外界最驚訝的還是中國的航母建造速度。

中國航母下水速度驚人

從遼寧艦到山東艦再到福建艦，中國形成了每隔5年下水一艘航母的速度。這個速度已經(jīng)追上了美國這個傳統(tǒng)航母強國。

就連中國臺灣的專家林郁方都曾公開表示稱中國大陸的航母下水速度“太恐怖”。

林郁方

以當前中國建造航母的速度，最多到本世紀中后期，我國的航母數(shù)量就會趕上美國。

信息來源：

【1】澎湃新聞·《二氧化碳發(fā)電？我國真實現(xiàn)了！》
【2】西安熱工院官網(wǎng)·《國家重點研發(fā)計劃“超臨界CO?太陽能熱發(fā)電關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”項目通過驗收》