核反应堆|中国核动力航母有望？14米小型核反应堆试运营，28万马力超尼米兹（福特号核动力航

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（福特号核动力航母）
根据媒体报道，我国完全自主知识产权的小型核反应堆"玲珑一号"去年已经在海南昌江正式投入运营，如今状态良好。而在最近刚刚举行的第16届中国核工业设备展上， "玲珑一号"再次引发了人们的关注。因为在我国稳步推进的海军建设计划中，核动力航母是其中重要的一环，而"玲珑一号"这样的小型核反应堆在功率、体积方面和美国同类产品具备很高的相似度，有人据此认为， "玲珑一号"具备上舰搭载，成为海军核动力航母"心脏"的可能性，不过笔者认为，这种观点实在是高估了"玲珑一号"的性能。
【核反应堆|中国核动力航母有望？14米小型核反应堆试运营，28万马力超尼米兹】

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就目前的人类技术而言，核反应堆从体积功率上说，还并不适合陆军和空军，所以核动力装置目前主要军方用户是海军。而军用核动力装置主要分为水面动力和水下动力两种，这两种动力装置的要求差异较大，如果相互替换，会出现很大问题。

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（人类第一艘，鹦鹉螺号核动力潜艇）
人类最早使用的核动力系统是潜艇用核反应堆， 1954年下水的美国海军"鹦鹉螺"号核潜艇是人类历史上第一艘核潜艇，也是第一艘使用核动力的舰艇。随后在研制核动力水面舰艇时，美国曾经尝试过把潜艇核反应堆直接装在航母上，但是结论却是，由于核潜艇更多地强调静音效果而不是高速航行效果，所以美国第一代核动力航母由于直接安装潜艇核反应堆，直接导致航母设计功率不足，为此美国海军第一艘核动力航母"企业"号不得不安装了足足8台A2W型核反应堆！

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（企业号）
而且由于A2W型核反应堆使用的核燃料浓度只有大约6% ，所以企业号航母平均每隔5年就要入坞大修，更换核燃料，而更换一次核燃料就要一两年的时间。所以在其整个服役期内，企业号大约有近四分之一的时间呆在船坞里更换核燃料。

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（人类历史上第一支"全核舰队" ，图中的航母就是美国海军第一艘核动力航母--企业号，它安装了足足8台核反应堆）
有趣的是，法国海军也犯过同样的错误，直接把凯旋级核潜艇的K-15型核反应堆装在戴高乐号航母上，当时最初是计划安装4台同型号核反应堆，但是由于预算紧张，不得不砍掉了一台，所以最终戴高乐号航母只安装了3台K-15核反应堆，这导致该舰最大航速只有可怜的27节（实际只跑出25节），是全球航母中航速最慢的，不仅如此，戴高乐号也有和企业号一样的毛病，平均4～5年就得更换核燃料，所以从服役至今，戴高乐号没有太多时间在海上执勤。

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（尽管法国海军是全球第二个拥有核动力航母的海军，但是法国海军对于戴高乐号航母的性能实在是很无奈……）
由于核动力航母主要在水面航行，而且航母自身的吨位相对较大，对于舰载核动力装置的体积重量要求比潜艇要宽松许多，但是对于功率密集度要求要高出许多，特别是对核反应堆的最大输出功率要求非常高。如果核反应堆功率不足的话，不但无法提升海军航母战斗力，反而会拖累整个舰队的作战节奏，变相削弱航母战斗群的战斗力。分页标题

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（航母核反应堆的基本模块结构）
"玲珑一号"正式的名称叫ACP-100小型核反应堆。玲珑一号作为一种小型核反应堆，非常便于为偏远地区、工业中心或者人口密集区域提供区域供电、供热、供暖等用途。其设计高度不超过14米，宽度仅10米左右，尺寸上也能够装备舰船，作为动力装置。
而且"玲珑一号"核动力装置的输出功率极大，这是其重要优势。根据公开的报道，玲珑一号的最大功率输出为28万马力，只有美军最新的福特级航母的总输出功率可以和玲珑一号相提并论，而我国现役的辽宁号航母，其动力装置的输出功率为20万马力，美军现役的尼米兹级航母，其动力装置总输出功率为26万马力。

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（玲珑一号核反应堆的基本结构外形，不难看出，这是一种一体化核反应堆）
尽管玲珑一号小型核电机组的尺寸体积和功率都满足上舰的需要，但是这种核反应堆终究是民用产品，所以存在一个致命的缺陷，该核反应堆的核燃料"丰度"只有3% ，远远不足以支持上舰需要。这里所谓核燃料的"丰度"就是指核燃料中核物质的浓度。核燃料之所以能够持续烧开水，产生高压蒸汽以推动汽轮机发电，核心的原因是因为核燃料中有核物质，这些核物质在不断的衰变中会释放出能量，这种能量以热量形式发散进而烧水做功。

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（A4W核反应堆）
而核燃料的"丰度"越高，其发生核反应时释放的热量就越大，同时持续时间也越长。国际上对于武器级核材料和一般民用核材料的"丰度"都有明确的规定，通常认为丰度在20%以下的核材料可作为民用核材料使用，也就是民用核电站等设施所使用的核燃料的水平，超过这个水平就进入军用核材料的范畴。

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（美国A4W核反应堆的基本原理和结构）
美军尼米兹级航母所使用的A4W型核反应堆所使用的核燃料丰度高达60% ，因此该舰在服役期间，平均15～20年才需要更换一次燃料，而法国的戴高乐号航母，由于其装备的K-15核反应堆使用的核燃料丰度只有约20%左右，所以导致该舰平均4～5年就要更换核燃料。而"玲珑一号"核反应堆的核燃料丰度只有3% ，这意味着"玲珑一号"核反应堆虽然体系小、功率大，但是正常条件下2年就得更换燃料！
这种高频度更换核燃料的做法，在民用核电领域不是问题，但是用在航母上则是完全不可能接受的缺陷。因为核反应堆更换燃料，对航母必须"开膛破肚" ，把核反应堆取出来，在专门的设施中，更换完毕燃料后，再把核反应堆装回去，再把航母一层一层修复起来。整个过程平均需要1～2年时间，如果航母每2年就更换一次燃料，每次历时1年，这是任何海军都无法接受的。

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（我们也需要这样的核反应堆）
从玲珑一号成功投入使用来看，我国的民用核电小型化技术已经趋于成熟，但是民用和军用之间的差距依然巨大，要想研制成功并且列装成熟的军用小型核电装置，还需要付出非常艰苦的努力。在核反应堆外形尺寸和玲珑一号大致相当的情况下，要把反应堆更换燃料的时间从现在2年提升到10年，最好20年，这样的小型核反应堆才有上舰的条件和意义。而使用高丰度核燃料，意味着核反应堆的设计和运行难度更大，但是如果中国需要发展核动力航空母舰，这一瓶颈就必须突破。分页标题