004核动力航母用钍基熔盐堆?最后的军工大目标,美国航母核动力技术还是很强的

最近可以确认,中国军事发生了超级大突破,航母量产以后,碾压美国不停趴窝大修的老旧航母舰队只是时间问题。

但还有个关键技术性问题,航母上核动力。001-003型航母都是常规动力,8万吨就算大的了。而美国航母清一色核动力,10艘尼米兹级的是10万吨,福特级是11.2-12万吨,最后一艘常规动力航母小鹰号2009年退役。如果不突破核动力,中国航母就还没有完成赶超的最后一块拼图。一旦核动力突破,六代机全面领先、航母电弹全面领先,中国军工就再无显著的技术短板了。

美国航母的核动力技术还真不简单,目前算是全球大幅领先。苏联1970年代规划8万吨的"鹰"级核动力航母,1974年因弹射器、核动力集成等技术瓶颈和经费问题下马。

唯一非美国的核动力航母,是法国的戴高乐号,但只有4.2万吨,只能算中型航母。戴高乐号搞笑的是,把2座K15核潜艇反应堆放上来,单堆热功率仅150兆瓦,导致航速仅27节(美国航母30节以上),而且维护成本比常规动力高30%,毛病一堆。可以认为法国核航母是落后方案,肯定不能这么搞。教训是,航母用核反应堆必须专门设计,简单移植核潜艇的反应堆会导致动力不足、故障频发。法国准备搞7.5万吨的下一代核航母,反应堆要升级。

美国航母反应堆参数明显高得多。尼米兹级有2座A4W/A1G型压水堆,单堆热功率550兆瓦,总功率26万马力,燃料是40%高纯度铀-235,25年更换一次燃料,50年服役期只要换两次。美国企业号航母是世界第一艘核动力航母,1960年下水,1961年服役,是8座A2W型反应堆,是直接移植潜艇堆,单堆功率太低,性能不行算失败的,2017年退役。

美国最新的福特级航母反应堆明显升级,2座A1B型压水堆,单堆热功率700兆瓦,总功率50万马力,供电能力3倍于尼米兹级,为电磁弹射、定向能武器提供充足电力,燃料仅4吨富集铀,支撑50年全服役周期,无需换料,反应堆直径小于5米,体积和重量大幅缩小。

福特号的电磁弹射丢脸地失败了,还有其它问题,严重短板让福特号技术上整体算失败。主要是“高压直流”电力系统不行,设计上又假设“电力很行”,吹牛逼求新求变,整体设计过度依赖电力,导致可靠性、成本、战术灵活性等多重短板,今未能形成完整战斗力。但这和核动力关系不大,美国航母核动力技术进步还是很厉害的。

中国航母核动力,肯定不可能搞落后的潜艇堆,据说要上第四代钍基熔盐反应堆。 它是六种第四代先进核反应堆技术之一,中国全球领先。钍基熔盐堆以钍元素(Th-232) 为核燃料,高温液态熔盐(氟化盐) 为冷却剂和燃料载体,突破传统压水堆的固态燃料棒与水冷却的模式,燃料直接溶解在液态熔盐中循环流动,在线换料、连续运行。

钍基熔盐反应堆运行时,中子先轰击钍-232原子核,吸收后转变为铀-233,这就是可裂变链式反应的材料。核反应有点小复杂,钍-232加个中子先变不稳定的钍-233;钍-233变镤-233,释放出一个电子(β粒子)和一个反中微子,一个中子变质子;镤-233又变铀-233,还是放出一个电子和一个反中微子,一个中子变质子。钍-232无法自己启动链式反应,必须先用铀-235或钚-239作为初始裂变燃料来提供中子;当产生足够的铀-233后,反应堆可进入自持甚至增殖状态。

钍基熔盐反应堆技术优势也是一堆。常压运行,是非高压容器,当温度超标时,底部冷冻塞熔化,燃料盐自动流入地下储罐,核反应瞬间终止,物理上不可能堆芯熔毁。钍-铀循环,钍资源利用率比铀高50-100倍,钍储量是铀的3-4倍,特别是中国铀资源短缺。热电转换效率达45-50%,比铀-钚循环的33%高。可以断定,如果中国核航母用的是钍基熔盐反应堆,那就是又一次弯道超车,一举全球领先!

但是钍基熔盐反应堆还只是实验堆,中国虽然技术领先100%国产,但甘肃武威TMSR-LF1是实验堆突破。说是2030年前后商业化应用,2035年建成百兆瓦级示范工程。这个进度,能不能上004核航母,有点悬。

感觉上,按中国军工的稳健原则,004型航母最可能使用成熟的小型压水堆。如"玲龙一号"(ACP100),单堆功率125MW,2-4堆并联可满足航母需求。或者新研制的专用舰用压水堆,先解决有无问题,再追求革命性突破。

综合来说,中国航母在核动力技术上要赶超美国,不简单,不会一下就忽然成功了。钍基熔盐反应堆应该是长期目标,2030年以后能上舰都是巨大突破。

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