以铁换血!美苏液态金属反应堆核潜艇竞赛

小夏 军事 更新 2024-01-31

俄罗斯决定在其第五代核潜艇“赫斯基”号上使用液态金属冷却剂反应堆,这引起了海军专家的担忧,即为什么这种先进的反应堆是喜忧参半的原来,关于这种反应堆,美苏两个超级大国之前已经尝试过了,也曾有过惨痛的教训。 在核潜艇中,有一种核潜艇是专门为猎杀其他核潜艇而生的,这种水下杀手,其航行速度超过一般核潜艇,具有优异的静音性能,那就是液态金属反应堆核潜艇,在这个领域,美苏两个超级大国已经展开了激烈的竞争。

早在核潜艇研制初期,美国和苏联就分别展示了三种不同类型的核反应堆结构,即压水堆、液态金属冷却堆和氦冷堆。 简单来说,这种反应堆采用液态金属钠或钠钾合金作为冷却剂,取代传统的水冷方式作为潜艇核反应堆的主要热能传递材料,使核反应堆能够以更高的输出功率运行,为潜艇提供更强大的动能。

此外,液态金属冷却反应堆还有一个天然的优势,即具有自然循环的能力,反应器上取消了水泵等装置,大大降低了潜艇反应堆运行的噪音,使潜艇高速高效。 美国和苏联都研制了液态金属反应堆核潜艇,这些核潜艇都以猎杀其他核潜艇为目标,显示出它们相对于压水堆核潜艇的巨大技术优势。

早在2024年初,美国通用动力公司就在西米尔顿建造了一座液态金属冷却反应堆陆地模拟反应堆,代号为SIR-A,通用动力公司有一个非常明显的意图,要将其安装在模拟核潜艇模块中进行研究和测试。 美国海军发现通用动力公司的方法具有很强的应用前景,并于 1953 年拨款 2向通用动力公司(General Dynamics)投资25亿美元,该公司希望它能继续开发这样的核反应堆。

2024年,美国海军已经建造了第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号,并高瞻远瞩地订购了第一艘液态金属冷却反应堆核潜艇,将其命名为“海狼”号,代号为SSN-575。 美国的意思很明确,就是要像绵羊一样在海里猎杀其他核潜艇。 美国人雄心勃勃,所以建造速度很快,仅仅两年后,核潜艇就下水了,2024年,它开始运行,使用代号为S2G的反应堆和液态金属钠冷却剂。

“海狼”号的水下航速为30节,与“鹦鹉螺”号核潜艇等当时航速只有20多节的常规动力潜艇相比,“海狼”号的灵敏度简直无与伦比,而且它配备了搜索能力更强的声纳,给美国人带来了希望。 然而,这时,带有液态金属反应堆的核潜艇的阴霾也开始出现,即严重故障,悲剧开始了。

与压水反应堆相比,液态金属冷却反应堆可以提供有效的传热,但其冷却剂液态金属钠在流经反应堆时会产生严重的核辐射。 相比之下,压水堆使用水作为冷却剂,也可以作为辐射隔离的慢化剂。 在液态金属冷却反应堆的实际运行中发现,一旦水意外流入反应器,就会与钠发生剧烈反应,但由于反应器采用水作为蒸汽发生材料,整个反应器中任何一点的泄漏都会导致水与钠直接接触, 而核反应堆将成为随时可能使用的定时炸弹。

此外,美国研究人员还发现,海狼的反应堆一旦启动,就无法停止,因为一旦液态金属反应器停止使用,整个反应堆就会凝固,永远无法重新启动,因此整个反应堆必须始终保持在高温下,以确保液态金属钠始终处于熔化状态, 而且反应堆即使停泊在海岸上也必须启动,这给和平时期反应堆的维护和保养造成了困难,被击中简直是地狱般的地狱。

在“海狼”号首次试航之前,液态金属钠冷却剂发生泄漏,放射性核辐射在核潜艇上的多个舱室中不受控制地扩散,就这样,“海狼”号的S2G反应堆一直运行到2024年12月,在此期间,由于事故频发,他从未参加过任何作战行动和战备值班。 就这样,美国人对液态金属反应堆的尝试以失败告终。

早在美国研制SSN-575“海狼”核潜艇时,2024年10月,苏联就已经开展了自己的液态金属冷却反应堆的研制。 在研发过程中,苏联吸取了美国的教训,不再使用金属钠作为冷却剂,而是改用铅铋合金作为冷却剂。

苏联的液态金属反应堆核潜艇项目代号为645,从2024年开始设计整艘船,2024年开始在北德文斯克402造船厂开始建造,2024年下水时,美国海狼号已经废弃,苏联人信心满满,认为自己将成为世界上第一个完全掌握相关技术的国家, 苏联给这艘核潜艇编号为K-27,但苏联人有个好主意,但结果比美国更悲惨。

当然,645核潜艇与传统核潜艇相比还是有巨大优势的,它装备了两座专门研制的VT-1液态铅铋合金冷却核反应堆,总输出功率超过35000马力,足以推动航母前进,而苏联早先研制的627 627A N级核潜艇上的VM-A压水反应堆输出功率提高了10倍43%,而且像美国的S2G反应堆,实现了自然循环,潜艇的水下速度高达32节,静音性能也很好,但是苏联人也发现了美国人遇到的问题,那就是反应堆内部温度必须长期保持在125°C以上, 否则反应器也会凝固,非常不利于使用和维护。

2024年,K27核潜艇进入大西洋南部海域执行秘密任务,但核潜艇上的VT1反应堆突然发生故障,反应堆内部温度运行不畅,发生了严重的液态金属冷却剂凝固事故。 如果反应堆凝固不再运行,也不怕,而是待反应堆的冷却剂凝固后,反应堆运行故障突然自动消除,恢复运行。

而这仅仅是个开始。 2024年,经过休整和维修,苏联海军决定恢复K27的运行,使其重新进入战斗序列,这一次苏联决定使用K-27核潜艇跟踪美国航空母舰,但当年8月26日,K27核潜艇在完成跟踪任务后突然爆发, 而反应堆中的过热水蒸气泄漏到核潜艇中,又造成了一定的**。这还不是灾难的高潮。 苏联随后暂停使用K-27一段时间,但双方不甘心,于是2024年5月,苏联海军再次派出K-27核潜艇前往巴伦支海进行航海训练,但灾难再次发生,5月24日,K-27核潜艇的反应堆突然失控, 事故造成核潜艇舱内的核辐射剂量超过载人能力,9名船员冒着生命危险进入反应堆舱进行维修,不久因严重放射性污染而死亡。

苏联人非常失望,他们决定放弃核潜艇,但K1上的VT27反应堆因为堆芯反应而无法终止,所以苏联人只能偷偷地将其拖到新地岛附近的水域,将其沉入33米的深度,然后放弃它,然后直到上世纪90年代, 该区域的辐射剂量大大超过正常值,反应堆一直运行到80年代末。 这就是液态金属冷却剂反应堆核潜艇的发展过程,即使他如此可怕,但美国和俄罗斯仍在努力发展它,俄罗斯最新规划的第五代核潜艇赫斯基基本下定决心使用液态金属冷却剂核反应堆,可见未来围绕这已经不是什么新鲜事了, 但强大、可怕的核反应堆竞争,依然不会停止。这就是军事科技的恐怖,军事科技的魅力也在这里。

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