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小型核反应堆能否为常规航母提供电力来源?
送交者: add321[☆★★add321com★★☆] 于 2022-06-29 14:02 已读 11023 次 10 赞  

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大胆假设小心求证:小型核反应堆能否为常规航母提供电力来源? 6park.com

常规航母当然是指常规动力的航母,但常规动力航母上的电力系统是否可以用小型核反应堆来提供电力来源,尤其是在有电磁系统的航母上,是值得大胆假设小心求证的。 6park.com

核动力航母,是我们大家一直期待和关心的核心装备。目前世界上只有美国、法国有核动力航母,而拥有核潜艇的却有中、俄、美、法、英、印等多个国家。 6park.com

潜艇核反应堆能放大移植到航母上使用吗?答案是可以,但效果非常差。美、法两国都做过尝试。“戴高乐”号航空母舰采用的就是与“凯旋级”弹道导弹核潜艇相同的反应堆,后果就是动力不足达不到理想的速度,而且还因为动力系统折腾了两年,法国这种直接将核潜艇反应堆搬到航母上并不成功。这类当然是指把潜艇核反应堆当航母的动力来源在用,然而,如果只把潜艇核反应堆当航母的电力来用,或者只作为航母的电磁系统来用,可不可以?又功能上能否行得通? 6park.com

从物理基础理论上来说,所有的目前核反应堆的原理都是一样的,都是通过相同的核反应来获取核能;但是不同的地方对核能的应用不同,导致不同的反应堆性能会有很大差别。核潜艇一般来说内部空间比较狭小,无法容纳太大的反应堆,而且核潜艇一般排水量都在一万吨左右,所以核潜艇的反应堆并不是特别大的类型,只要够用就行;而航空母舰就大大不同了,一艘航空母舰如果要装备核动力,那起码是五万吨级别的巨无霸,才有可能装配上核动力航母。推动五万吨航空母舰和一万吨的核潜艇是完全不同的两个概念,两者需要的完全不是一个数量级的推动力;因此不能简单地把潜艇上的核动力直接简单的搬上航空母舰当核动力航空母舰。所以不同地方,是指反应堆不可随便挪用当航母的动力来用,否则就是重走法国海军的老路。 6park.com

那么,如果只考虑常规航母上用类似潜艇上的核动力来发电,应该是可行的。 6park.com

潜艇上的核动力可输出多大电力? 6park.com

核潜艇虽然核燃料的体积并不大,只有几立方米,但是核动力装置的体积很大,目前的火车、飞机无法容下。只有军用潜艇采用这种动力来源。一般核潜艇水下续航能力能达到20万海里,自持力达60-90天。显然,仅仅用这个来发电是够常规航母用的了。 6park.com

在2021年10月底,中核集团所属、位于中国最南端的核电基地──海南昌江核电,传出了一个看似平淡无奇的进展,这就是玲龙一号核反应堆的安全壳吊装成功。玲龙一号核反应堆,代号ACP100,官方给出的定论是,这种模块化小堆的背景是中国核工业集团在军用核动力以及成熟压水堆技术基础上研发的。军用核动力的基础上,也就是说玲龙一号是改过来的。通过什么军用装备核动力改的呢,很可能是核潜艇的反应堆,这么看来玲龙一号跟国产核航母扯上关系,还是有一定背景的。
(玲龙一号核反应堆,代号ACP100)
关于玲龙一号的背景:2016年4月国际原子能机构通过了中核ACP100模块式小反应堆的安全审查,这也是全球第一个通过安全审查的先进小堆技术,后面中核专门为ACP100注册了“玲龙一号”这个名字。玲龙一号只是十万千瓦级的小堆,但它的突出优点就是能“部署灵活”。在通过IAEA的安全审查后,2017年玲龙一号的研发设计工作全部结束,在当年的十二届中国国际核能工业展览会上首次亮相,当时展示的名称是“多用途模块式小型反应堆ACP100浮动式核电站,而在第十六届展览会上,就是叫作玲龙一号。玲龙一号全球首堆在海南昌江正式开工,设计输出功率为125兆瓦,工程周期预计为58个月,大致在2026年前后完工。模块化、多用途是玲龙一号建造的两个核心,预计建成完毕后可以为52.6万户家庭提供电力,年发电量可以达到10亿千瓦时。 6park.com

核反应堆军用与民用的一个重要区别就是燃料丰度值,民用反应堆的丰度一般低于20%,而玲龙一号反应堆如果被作为军用反应堆,最致命的一个缺陷就是丰度不够,仅仅只有3%,也就是说每隔两年就需要重新补充核燃料。而美国福特级航母的核燃丰度竟然高达60%,使用周期高达50年,反应堆和航母舰体同寿命,不需要中途给航母开膛破肚更换燃料。然而,玲龙一号是模块化小反应堆的建造,更换起来,应该方便很多,所以,更换燃料这事也就简化了。 6park.com

按动力概念比较一下: 网上提到玲龙一号可用作国产核航母反应堆最关键的一点就是动力,单台玲龙一号最大输出功率可达125兆瓦,也就是说两台玲龙一号反应堆就可以提供与福特航母A1B同样的28万马力。如果仅提到功率,玲龙一号小堆确实让中国核动力航母看到了希望。美国有十艘尼米兹级核动力航母,一艘全球最先进的福特级,其中尼米兹级核动力系统装备的是西屋公司设计的A4W压水堆,10万吨级的尼米兹级航母装载两具A4W反应堆,总功率可以达到194兆瓦、输出26万马力。福特级航母搭载的是贝泰船用推进公司建造的A1B反应堆,也是配备了两座,总输出马力达到了28万左右。 6park.com

ACP-100S核反应堆造价问题: 2019年,中核集团总经理透露公司正在为海上浮动核电站开工做准备。该平台将依托核动力研究设计院的ACP-100S核反应堆进行建造,这是一款具有完全自主知识产权的小型一体化压水堆,单堆热功率达400兆瓦,输出功率可达125兆瓦,平台采用双堆布置方案,总输出功率超过了美国海军福特号。ACP-100S海上浮动核电站早在3年前就已经纳入规划,项目投资达140亿人民币,首批就有两艘订单,单艘造价在70亿人民币左右,建成后将在北部沿海地区投入运营。如果只考虑其中的ACP-100S核反应堆,造价估计在其一半左右,大约30-40亿人民币吧。
(可把核电部分安装到航母上作为电力来源) 6park.com

有媒体报导003造价在300亿人民币左右,而如果ACP-100S核反应堆只占其中的1/10,那么,其模块化小堆、功率大、部署灵活等等特点,无疑用这种小型核反应堆给航母提供电力没有问题。 常规航母用蒸汽作动力,用小型核反应堆提供电力,不仅仅可以解决电磁弹射和回收系统的电力问题,而且,还可以在常规蒸汽作动力出问题的时候,应急一下,提供一定的保障功能。 中核工程师王玉昆也曾透露,玲龙一号不仅可以在陆地上、还可以在大海中使用,还能够搭载进船舶中作为动力和电力的来源。

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贴主:add321于2022_06_30 13:01:11编辑
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