第4艘国产航母动力之争:没有技术瓶颈,采用核动力的概率有多大

第4艘国产航母动力之争:没有技术瓶颈,采用核动力的概率有多大

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继003航母出场后,004航母成了众人关注的下一个焦点,特别是对航母的动力系统的猜测,更是五花八门。

对此,我国海军政委袁华智在接受采访时表示:“很快会有消息,没有任何技术难题。”

那么,我国第四艘航母采用核动力概率有多大?有没有其他选项呢?

本文所有内容皆有官方可靠信息来源,具体资料赘述在文章结尾

发展核动力航母要遵循的规律

从世界范围来看,发展核动力航母有其特定的进程,在技术条件尚未成熟之前,没有哪个国家贸然在航母上使用核动力。

一般会首先发展核动力试验船或其他核动力船只,在对核动力的功率、反应堆尺寸、可靠性等一系列参数进行反复测试验证之后,才会考虑建造核动力航母。

冷战期间,美苏两国都曾大力发展核动力舰艇和潜艇,在驱逐舰、巡洋舰、潜艇上使用核动力,并都开展了核动力航母的计划。

除此之外,法国也研制出自己的核动力航母,这就是4万吨级的戴高乐号,所采用的动力系统出自法国研发的凯旋级核潜艇。

但凯旋级核潜艇排水量为1.4万吨,其所使用的动力系统,自然也不太适配戴高乐号的需求,因此戴高乐号航速使用较低。

即便如此,戴高乐号也成为全球目前唯一一艘非美国的核动力航母。

由此可见,一个国家的核动力航母出现之前,往往会先出现一些核动力舰艇、潜艇或其他船舶,那么我国有这些核动力船只吗?

我国最早使用核动力的舰船是长征一号核潜艇,于1970年下水,此后的国产系列核潜艇不断发展,目前服役的核潜艇主要是我国第二代核动力潜艇,预计第三代096核潜艇即将亮相。

但相对于10万吨级以上的航母,潜艇的核动力系统只能提供参考,吨位的差距对动力的需求是不在一个级别的,所以一些核动力的大型船舶或许更有参照意义。

比如,2023年12月,江南造船公司发布的30万吨排水量集装箱船设计,其动力系统将采用24000TEU级核动力。一旦核动力系统成功上船,会对核航母研发更有参考意义。

相对于10万吨级的航母,30万吨级的集装箱船无疑是个“巨无霸”。为什么说更具参考意义呢?

其实大家要换个思路,航母是作战舰艇,在战术机动、电磁弹射等环节所耗费的电力,是集装箱船无法比拟的,所以大吨位的民用核动力船舶更具有针对性。

此前美国的核动力航母也走过不少弯路,直接将核潜艇的反应堆应用于航母,造成动力不足的情况。

例如2012年已退役的美国“企业号”航母,这是美国的第一艘核动力航母,但为了让它永远保持“动力满满”,美国装上了足足8个反应堆。

我国如果先在大型民用船舶上使用核动力,待技术成熟后再应用于航母,无疑是符合发展规律的。

但按照时间来算,成熟的大型船舶核动力技术,估计是赶不上第四艘航母的。

同时,此次发布的24000TEU级核动力集装箱船的核反应堆,是钍基熔盐堆,属于国际上最先进的第四代核反应堆技术。

如果真的运用于航母,将实现我国航母动力系统的跨越式发展。

钍基熔盐堆的优势

早在1954年,美国橡树岭国家实验室就建成了熔盐堆实验装置,当时考虑的是为航空飞行提供动力。

后来随着弹道导弹的发展,美国发现,与其让飞行器飞到“敌人”上空进行轰炸,还不如直接发射导弹安全划算。

而且,当时的熔盐堆主要以铀作为燃料,存在安全风险,所以军方不再关注该项技术,实验室开始研发民用熔盐堆。

到了70年代,美国的熔盐堆技术取得了很大进展,已经制造出了可以应用于发电的熔盐堆。

但此时正值冷战白热化阶段,发展核武器成为美国首选,对于民用的熔盐堆,美国政府已经完全没有兴趣,因此此项研究被终止。

70年代初期,我国科学家就注意到美国的熔盐堆技术,但以当时的条件,我国还没有能力对此进行深入研究,所以我国核电事业仍选择了相对传统的轻水反应堆。

直到2011年,我国才重启钍基熔盐堆的研究,以中科院为主导,全国10家科研单位参与研发,终于取得了突破性进展。

2023年,我国首个钍基熔盐堆取得了运行许可证。这座建设在甘肃武威市的钍基熔盐堆,从2017年开始启动,只用了短短6年时间就实现了装料运行的目标。

可以说,我国在第四代核电发展道路上,已经领先其他国家一大步。

但甘肃武威市的熔盐堆是用于陆地发电,这与装载到船舶上的反应堆还是有不少区别的,只能说明我国已经掌握了钍基熔盐堆的技术,具体运用到船舶上还需时日。

相对于传统以铀为燃料的重水反应堆和轻水反应堆,钍基熔盐堆具有更好的安全性,钍元素的辐射较低,能够更为高效的转换成能量,同时以氟化盐作为冷却剂,基本不会发生泄露,安全性更高。

我国钍的储备量位居世界第二,就算是在自然界中,钍的储量也是铀的3到4倍,使用钍基熔盐堆无疑更加经济划算。

同时,作为冷却剂的氟化盐,不像铀和钚的反应堆那样需要大量的水,所以钍基熔盐堆在缺水的场景中一样可以正常使用,大大节省了空间,外部装置可以更加精简,特别适合作为动力源装配到船舶之上。

由此可以看出,我国的核动力航母,极有可能采用钍基熔盐堆技术,但是对该技术的完善和验证,恐怕还需要5年左右的时间。

所以第四艘航母大概率不会使用该项技术,相比之下,另一项动力技术,或许才是第四艘航母的首选。

燃气轮机全电推进技术

此前,世界上很多国家的舰艇,都是使用蒸汽轮机提供动力,我国的三艘航母也是如此,同时再用柴燃组合和综合电力系统作为辅助动力。

蒸汽轮机就是通常所说的“烧锅炉”,这种设备体积庞大,启动缓慢,从点火到启动往往需要20个小时以上的时间。

相比之下,燃气轮机的效率则要高得多,并且体积也会大大缩小。

目前,该动力系统已经被用于我国的众多舰艇,例如055、052D大型驱逐舰,就装配了CGT-25M燃气轮机,动力为25兆瓦,055大驱装备四台就可以满足动力需求。

2023年,中船重工下属的广瀚燃机公司,公布了新一代40兆瓦级的舰用燃气轮机CGT40,可以达到40兆瓦级的动力输出,这将成为我国海军舰艇的一大利器。

我国各类军舰的发展速度迅猛,先进的电磁轨道炮、激光武器等等装备,都是耗电大户,没有充沛的电能供应显然是不行的,同时要保持舰艇的航速,也必须有稳定的动力来源,CGT40作为重型燃气轮机,将更加符合我国海军装备的需求。

以055大驱为例,如果换装CGT40,只需两台就可以解决动力问题,将节省大量空间,甚至获得一定的动力余量。

燃气轮机的技术已经非常成熟,不需要像核动力那样再从头验证,可以快速应用到航母上。

因此,我国的第四艘航母的动力系统之选,除了传统的蒸汽轮机和核动力之外,重型燃气轮机将是一个更大概率的选项。

但这并不代表我国不会追求核动力航母,从根本上来说,燃气轮机仍属于常规动力,虽然电推进相对来说更有效率,也更为清洁,可是并不能从本质上与核动力相提并论。

核动力所提供的能源,从理论上来说是源源不绝的,一旦接近无限续航,可以最大程度发挥出舰艇的作战能力,同时核动力航母将大幅度缩减携带的燃料,为武器装备腾出更多的空间。

基于这些优势,我国的核动力航母面世,应当只是时间问题。

通常来说,一国的航母一般都是一艘维修,一艘训练,一艘执勤,这种安排才能确保航母最佳的战斗力。

我国目前有三艘航母,按照正常的情况,只有一艘是处在执勤状态的。所以很多人认为,我国应当拥有8到9艘航母,才可以初步满足海军的任务需求。

基于这样的认识,我国在未来的时间里,航母制造应当会一直持续进行。至于核动力,等到船舶核动力技术将更加完善成熟时,使用核动力就会是水到渠成的事情。

参考资料:

[1]环球时报:中国第四艘航母会不会采用核动力?海军政委回应

[2]科技日报:全球最大核动力集装箱船船型发布

[3]澎湃新闻:自主第四代先进核能研发迎重要节点:甘肃钍基熔盐实验堆获运行许可

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