如何把核电站那么大的反应堆,放到潜艇上面?
按比例缩小不就行了?拜托,没有那么简单,不然拥有核武器的国家那么多,为啥能造核潜艇的就只有五常呢?
不是人家不想,而是没能力造。
首先就是浓度问题,核电站使用的反应堆是民用版本,丰度通常为2%到5%。
而美国、英国和俄罗斯建造的核潜艇,他们的浓缩铀丰度可以达到95%,这已经是武器级浓缩铀了。
为啥要搞这么高的浓度?那是因为丰度越高,燃烧使用效率就会越高,可以保障连续二十年不换燃料。
这对于需要长期潜伏在水下的核潜艇来说,简直太关键了。
但浓缩铀的提纯有多难?据说,伊朗有上万台离心机,甩了十年时间才提纯出公斤丰度为3%的浓缩铀。
其次就是噪音问题,核电站的噪音大没事,毕竟是在陆地上,而且远离居民区。
而核潜艇是在水下,并且还要在敌人的侦查范围内进行作战,如果噪音过大会很容易被发现,因此作为核潜艇中心的反应堆,自然而然要对噪音进行严格要求。
同时还要在潜艇有限的空间内,把反应堆做得足够小,功率还要提上去。
比如美国的海狼级核潜艇,服役20年无对手,其动力装置为1座S6W压水反应堆,使用武器级高浓缩铀作为燃料,动力系统轴功率高达马力。
这种反应堆拥有十分复杂的循环回路系统,自循环比率超过30%,这意味着对加压循环泵浦的依赖程度大幅降低,使得无需开启循环泵的静音航速大大增加。
其水下最高速度可以达到惊人的35节(65公里/小时),超过世界上大多数航母、巡洋舰、驱逐舰和护卫舰等水面主力战舰的速度。
深潜噪音仅95分贝,可以完美的与海洋融为一体。
也就是说,它可以完美躲过所有勘测仪器,悄无声息地来到其他国家领土面前,并且还携带着足以毁灭任何一个中小国家的核弹头。
也难怪海狼级核潜艇被称为是"水下幽灵",就问你可不可怕?
最后就是安全问题,陆地上的核电站,在核反应堆外都有一层坚固的安全壳,这样一来,即使发生了核泄露,也不会扩散到外面。
但核潜艇运行时四周都是海水,艇身又都是用耐压的钛合金建造的。
为了能够在水下航行,相关设备也不可能用一个巨大的容器给罩起来,这就非常考验反应堆的设计了。
其实,核潜艇的反应堆与核电站在原理、结构等方面基本是一致的,只不过潜艇上的反应堆要比核电站缩小很多,而且更耐冲击、耐振动。
由于潜艇是一个封闭的环境,它上面的反应堆还要有着高效的屏蔽装置,以防止高放射性裂变产物的泄漏。
据说,在年沉没的俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇,事故原因是艇上弹药爆炸,并不是核反应堆的问题,而且虽然受到爆炸冲击,核反应堆的主体结构并没有受到影响。
它的两座反应堆所使用的浓缩铀封装在锆合金管中,外面被20至30厘米厚的钢制外壳包裹着,外壳之外还覆盖了一层厚度为1.5米的合金钢制的屏蔽装置。
那核潜艇的反应堆都搞定了,能不能直接搬到航母上呢?可以是可以,但这并不完美。
法国的戴高乐航母就是这样的奇葩,它使用了两台核潜艇的K-15D反应堆,输出功率在MW左右,就像老牛垃破车,完全带不动4.5万吨级的航母。
速度方面,其最大航速只有27节,还不如常规动力航母。
虽然可以增加多个堆反应堆来实现大功率,但这无形中增加了机械的复杂度,使得维护成本和故障率增高。
而且核潜艇的反应堆,是考虑到潜艇的体积和水深压力而设计的,为了使核潜艇可以正常运转就必须牺牲掉部分功率,以提升其体积和抗压能力。
所以航母上的核反应堆,还是需要单独设计的。