近日,江南造船厂在2023中国国际海事技术学术会议展览会上发布了全球首艘2.4万TEU核动力集装箱船的设计方案,表明我国已经掌握了核动力水面舰艇的设计和建造技术。 集装箱船虽然不是核动力航母,但它是中国造船业的一个重要里程碑。 通过这个项目,江南造船厂不仅获得了核动力船舶的建造资质和安全认证,也为今后核动力航母的建造做好了充分的准备。
江南造船厂发布的核动力集装箱船计划,引起了人们对核动力船舶的关注。 该型集装箱船采用熔盐反应堆作为推进系统,与现代核动力航母主要采用的压水反应堆有明显区别。 熔盐反应堆将核燃料与氟化物盐混合,并通过热交换器实现热交换。 与压水反应器相比,熔盐反应器体积更小,重量更轻,换热效率更高。 此外,熔盐反应堆在室温下是固体,因此更安全,不易发生核泄漏,对安全系统的要求相对较低。
但是,熔盐反应堆也存在一些问题。 由于熔盐和辐射对反应堆管的影响,熔盐反应堆管易受影响。 熔盐的熔化性也会对热交换器和管道产生不利影响。 此外,熔盐反应堆的石墨元件寿命短,需要在不到5年的时间内更换,导致维护和运行成本较高。
考虑到军用和民用核推进系统的差异,以及核动力航母服役时间的要求,压水堆或许仍是现阶段国产核动力航母的首选动力系统。 压水堆在可靠性和高功率方面取得了长足的进步,并实现了更长的维护和保障。 目前,美国海军弗吉尼亚级攻击核潜艇使用的S9G核反应堆每30年只需更换一次,攻击核潜艇的使用寿命也是30年,整个服役周期内无需更换核燃料,大大节省了时间和成本。
为了使国产核动力航母的核反应堆使用寿命达到50年,航母在服役期间不需要加油和检修,成本更低,我国造船工业需要不断进行技术创新。 虽然现阶段不急需建造核动力航母,但推迟建造核动力航母,选择常规动力航母作为下一舰,将为中华人民共和国海军提供快速海上部署能力,为新一代核动力航母的发展争取更多时间和条件。
核动力航空母舰的维护和安全是一个巨大的挑战。 美国尼米兹级核动力航母一次更换反应堆燃料需要3-4年时间,成本接近30亿美元。 如此漫长的建造周期和巨大的成本导致美国海军的航空母舰数量有限,甚至两次试图放弃对航母的加油和大修,直接将航母退役。 因此,现代核动力航空母舰的趋势是增加反应堆的寿命和可靠性。
为了降低航母的维护成本,减少对海军部署的影响,国产核动力航母需要更长的维护保障。 理想情况下,反应堆的使用寿命应与航空母舰的使用寿命一致,无需更换核燃料。 对于国产核动力航母来说,压水堆仍然是一个理想的选择。 压水堆的开发取得了相当大的进展,这使得维护周期更长,并使航空母舰能够部署和使用更长的时间。 尼米兹级航空母舰的更换周期为25-30年,而据说福特级航空母舰在不更换核燃料的情况下可以达到50年。
总的来说,尽管中国在核动力舰艇方面取得了一些进展,但目前,熔盐反应堆对于国产核动力航空母舰来说并不理想。 国产核动力航母很可能仍将使用传统的压水堆作为推进系统,以实现长期维护保障和更低的运营成本。