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美日惊慌:解放军国产核动力航母上船台时间曝光

2013-9-4 09:28| 发布者: 123456000000| 查看: 15| 评论: 0

摘要:   核动力的负面作用很大,必须保证绝对可靠,而且要有全寿命处置的完整预案。核动力船舶,从设计开始,就要考虑未来多少年以后如何拆解和报废,不仅仅是堆心本身,因为和反应堆沾边的设备,使用数十年后,都有强烈 ...

  核动力的负面作用很大,必须保证绝对可靠,而且要有全寿命处置的完整预案。核动力船舶,从设计开始,就要考虑未来多少年以后如何拆解和报废,不仅仅是堆心本身,因为和反应堆沾边的设备,使用数十年后,都有强烈的次生辐射,生产安装的时候,就要考虑将来的整体拆卸,封闭报废。因为带辐射的动力核心是不能再拆解的,拆解了也没用,而且危害会扩散的更大。

  我国从60年代就开始研制核潜艇,但到本世纪初才具备比较现实的作战能力,以前的第一二代核潜艇,实战能力不是很强。可见,核潜艇这种装小功率的反应堆的舰船,成熟可靠仍然用了不少于30年的时间。即使目前的科技比以前发达,但航母核动力也要至少消耗一半的时间才能成熟可靠。

  核潜艇的小功率反应堆,不适合强行叠加用到十万吨航母上,否则要闹戴高乐号一样的笑话。而陆地核电站的民用反应堆功率和体积又太大(百万千万级),无法上舰(核动力航母反应堆,几十万千瓦级比较合适),因此核动力航母,需要全新设计专用的舰用反应堆。

  一种全新反应堆,从设计,生产,安装,陆地实验运行,船舶实验运行(打民用船舶的幌子,在核动力航母出现以前,很可能出现某种国产核动力民用船舶做实验,例如极地核动力破冰船),等到直接安装上航母,至少需要十五到二十年。

  我国的水面大型核动力船舶,去年才公开立项,开始设计反应堆(整个航母计划也是四代批准,并着手工程实施的),假设这项工作已经开始了七八年,那么要到航母实际装堆,也至少还要七八年后(2020年前后),那么按照2015年到2017年左右核动力航母开始上船台,三年后开始装堆,是比较合理的,也就是说十万吨核动力航母,出现在船台的时间,为2017年前后。

  一条来自中船重工网站的消息证实,国家科技部“核动力船舶关键技术及安全性研究”863项目和“小型核反应堆发电技术及其示范应用”科技支撑项目已正式立项。这条信息当时立刻引发了海外媒体对中国将要研制核动力舰艇,特别是核动力航母的猜测。近期又有国内专家预测中国未来航母发展,核动力必然是重要发展方向。可见“核动力航母”众望所归的地位。

  中国海军的核动力发展,肯定要追溯到第一艘核动力攻击潜艇。现在有关中国建造核潜艇的书籍和刊物已经比较多了,逐渐把笼罩在核潜艇研制上的大幕徐徐拉开。但有关中国第一种核潜艇的一些关键性指标,例如核动力装置的功率,依然极少。

  中国舰载核动力的水平是很难进行判断的,因为涉及核工业的大量信息尚处于未解密的状态。但提高舰载核动力水平的途径,却是可以归纳总结的:包括延长堆芯的寿命、使用高富集度燃料棒、提高反应堆控制的自动化水平、发展新的抗腐蚀抗高温抗辐射新材料、采用非能动安全系统,以增加自然循环能力,即依靠重力、对流、蒸发等自然过程自动处理各种事件,即使在发生严重事故时,也能保证向堆芯补水,绝对保证堆芯不裸露,而且无需运行人员操作,从而避免人为误操作的发生。

  中国核动力的进步,可以从民用核反应堆的发展上初窥端倪。和美俄法等国一样,中国的民用核反应堆技术其实“军转民”的结果。中国的秦山核电站一期的技术来源,就是中国第一代核潜艇的压水反应堆。从大亚湾核电站到岭澳核电站一期、二期,再到红沿河核电站,这则是一条引进法国核电技术在逐步国产化的历程。

  辽宁红沿河核电厂的4座国内首个具有自主品牌的CPR1000核电机组,可以视为是中国在消化法国技术的二代半核电水平。如果说CPR1000是来源法国设计,那么秦山二期则是中国自主设计向“二代半”核电靠拢的一个过程。秦山二期核电站,在堆芯设计、性能指标、反应堆系统设计、反应堆冷却剂系统设计中都获得了众多创新性成果。在秦山二期的55 项关键设备中47 项实现了国产化,其中压力容器、蒸气发生器、控制棒驱动、新材料管道均实现国产化。

  现在随着AP1000项目的发展,中国也开始在充分消化吸收美国西屋公司第三代AP1000设计技术的基础上进行国产CAP1000的设计开发工作。更重要的是伴随CPR1000和秦山二期的发展,中国已经形成了一个快速发展的核电产业链条。以上海为例,正逐步形成包括核岛、常规岛、控制系统、核电材料、辅助设备五大板块在内的完整核电产业链。上海核电产业具有起步较早、基础较好、人才资源丰富的特有优势。

  从上世纪70 年代起,上海核电企业参与过秦山一期、秦山二期、岭澳等核电站的主辅设备研制生产。现在上海电气、上海核工院等对核电的投资和推广明显加大。上海电气集团成立重工集团,加大对临港和闵行两大核电设备生产基地的建设,其中临港将形成2.5 套百万千瓦级核岛主设备、4.5 套堆内构件和控制棒驱动机构等制造能力。宝银特种钢管公司,首次涉足核电蒸汽发生器用钢Inconel690-U 型管的设计、研发和生产领域。

  可以肯定的是,中国核电产业飞速发展,肯定会为舰艇的核动力发展提供技术支持。不过,中国航母是否采用核动力,除了技术的限制,还取决于海军的战略、航母的总体设计和经费。

  西方媒体普遍猜测,未来三到五年内中国将首先推出两艘排水量达6到7万吨的国产航母,而且歼31完全可以作为与之相配的舰载四代机。

  相对于日本的炫耀武力,美国正积极联络中国周边的情报机构,试图刺探中国航母建造的底细,据美国情报机构掌握的信息,中国疑似有七个船坞适合建造大型航母船体,包括中船工业和中船重工两大集团在大连、青岛、葫芦岛、上海和广州等地的船场。

  其中中船重工在葫芦岛的造船厂拥有巨大的封闭厂房,可进行航母模块化建造,并能摆脱美国侦察卫星的监视,而中船工业的长兴岛船厂、中船重工的大连船厂也最为可能建造航母。

  中国首艘5万至6万吨规模的传统动力航母原定2015年服役,由于建造顺利可望2014年服役,2020年左右,预定完成核动力航母,将都部署在海南岛的三亚。

  中国已在自制开发航母舰载机,大约50名飞行员着手陆上训练,在辽宁省兴城和陕西省西安建设航母舰载机的起降训练机场,并在湖北省武汉完成试验雷达用的实物大航母模型。

  一条来自中船重工网站的消息证实,国家科技部“核动力船舶关键技术及安全性研究”863项目和“小型核反应堆发电技术及其示范应用”科技支撑项目已正式立项。这条信息当时立刻引发了海外媒体对中国将要研制核动力舰艇,特别是核动力航母的猜测。近期又有国内专家预测中国未来航母发展,核动力必然是重要发展方向。可见“核动力航母”众望所归的地位。

  如果不考虑价格,谁也不能否认核动力和航母就是天生的一对。现代的核动力航母一次加注燃料至少能运行20年,这给航母的部署和快速反应带来了极大的便利。同时,核动力航母的大吨位和大空间,也为装备更多的舰载机和武器设备奠定了基础。目前世界上美国的核动力航母数量最多,有10艘之多,并且其第一艘核动力航母“企业”号已经退役。除了美国,法国也拥有一艘核动力中型航母。

  美法两国的核动力航母的表现有很大的差别。美军尼米兹级采用2台美国西屋公司制造的2台A4W压水反应堆(后几艘采用通用电气的A1G压水反应堆),每台轴功率为130000马力,总功率为260000马力(194 MW)。而法国的中型航母“戴高乐”号使用从核潜艇上移植来的K-15反应堆,单台功率只有80000马力。导致法国的“戴高乐”号最高航速只有27节,反倒和比自己重50000多吨的美国航母速度还要慢上3节。

  此外,由于技术不过关,原来设计要20年以后才更换,现在不到7年“戴高乐”号就要更换一次,这都加大了其使用成本,降低了出勤率。尽管美军核动力航母的维护频率也很高,几乎服役期的三分之一时间都在维修,超出了外界的估计。但由于美军航母数量多,某种程度掩盖了这一问题。而反映到法国核航母上,就是一个尖锐的问题:如果一个国家没有可靠的舰载核动力技术,在航母数量受限的情况下,贸然采用核动力将对航母的经济性、部署效果产生灾难性的影响。

  中国海军的核动力发展,肯定要追溯到第一艘核动力攻击潜艇。现在有关中国建造核潜艇的书籍和刊物已经比较多了,逐渐把笼罩在核潜艇研制上的大幕徐徐拉开。但有关中国第一种核潜艇的一些关键性指标,例如核动力装置的功率,依然极少。

  《兵器知识》杂志刊登了美国斯坦福大学教授约翰·威尔逊·刘易斯的《中国建造核潜艇》一书的部分内容,其中提到中国核动力攻击潜艇的压水堆功率为48 MW,而核动力弹道导弹潜艇的压水堆功率为58 MW。而中国科学院高能物理研究所研究员沈经在2008年发表的文章则透露中国首艘潜艇核动力装置的功率为90MW。两者相差了几乎一倍。但不得不承认的是,无论是48还是90,这个数值和国外相比还是有相当差距的。美国从洛杉矶级核潜艇之后的潜艇用核反应堆功率一般在150MW以上。

  从核反应的原理来看,舰载核动力功率的提升的空间似乎是很大的,但实际并非如此。首先舰艇安装了核动力,功率要受限于核燃料的使用量。从某种程度上来看,核动力就好像是燃烧铀原子的动力,就像烧油、烧煤一样。功率越大,铀的使用量越大。

  美国的核动力航母、核潜艇能够使用20-30年不加注核燃料,甚至能一次性使用到舰艇退役。但很多人不了解的是美国舰艇使用的核燃料棒铀-235的富集度高达93-97也就是达到了原子弹的水平。法国“戴高乐”号航母用了不到七年就要第二次更换燃料,就是因为K-15反应堆的核燃料棒富集度达不到美军的水平,也就是20右。而普通的民用核电站核燃料棒铀-235的富集度3-5水平。

  用个不太恰当的比喻,美国核动力航母燃料棒相当于纯酒精,而法国航母也就是泸州老窖的水平,而民用核电站也就是青岛啤酒了。每一次加注核燃料都相当于一次大修。常规动力舰艇只要通过接口加注燃油就可以了,但更换核燃料要把舰艇开大口子,潜艇甚至要把艇身锯开。高富集度燃料棒的制作可以说是美国的高度机密,就是最亲近的盟国美国都不会说半个字。

  核动力的功率还要受限于系统的安全性。核反应堆是个高温高压高辐射的东西,正常运行的时候,反应堆的压力容器和一回路管道运行的温度可以达到300摄氏度、150 个大气压,同时反应堆又是个强大的辐射源,大量的辐射会让材料的强度出现很大损伤。因此如果片面追求功率而忽视设计上的安全性,舰艇本身的安全就无法保证。在这方面,核潜艇已经有了极为深刻的教训,在已报道的55起核潜艇事故中(法国1 起、美国5起、前苏联49起), 有25起与反应堆系统有直接关系。

  中国舰载核动力的水平是很难进行判断的,因为涉及核工业的大量信息尚处于未解密的状态。但提高舰载核动力水平的途径,却是可以归纳总结的:包括延长堆芯的寿命、使用高富集度燃料棒、提高反应堆控制的自动化水平、发展新的抗腐蚀抗高温抗辐射新材料、采用非能动安全系统,以增加自然循环能力,即依靠重力、对流、蒸发等自然过程自动处理各种事件,即使在发生严重事故时,也能保证向堆芯补水,绝对保证堆芯不裸露,而且无需运行人员操作,从而避免人为误操作的发生。

  中国核动力的进步,可以从民用核反应堆的发展上初窥端倪。和美俄法等国一样,中国的民用核反应堆技术其实“军转民”的结果。中国的秦山核电站一期的技术来源,就是中国第一代核潜艇的压水反应堆。从大亚湾核电站到岭澳核电站一期、二期, 再到红沿河核电站,这则是一条引进法国核电技术在逐步国产化的历程。

  辽宁红沿河核电厂的4座国内首个具有自主品牌的CPR1000核电机组,可以视为是中国在消化法国技术的二代半核电水平。如果说CPR1000是来源法国设计,那么秦山二期则是中国自主设计向“二代半”核电靠拢的一个过程。秦山二期核电站,在堆芯设计、性能指标、反应堆系统设计、反应堆冷却剂系统设计中都获得了众多创新性成果。在秦山二期的55 项关键设备中47 项实现了国产化,其中压力容器、蒸气发生器、控制棒驱动、新材料管道均实现国产化。

  现在随着AP1000项目的发展,中国也开始在充分消化吸收美国西屋公司第三代AP1000设计技术的基础上进行国产CAP1000的设计开发工作。更重要的是伴随CPR1000和秦山二期的发展,中国已经形成了一个快速发展的核电产业链条。以上海为例,正逐步形成包括核岛、常规岛、控制系统、核电材料、辅助设备五大板块在内的完整核电产业链。上海核电产业具有起步较早、基础较好、人才资源丰富的特有优势。

  从上世纪70 年代起,上海核电企业参与过秦山一期、秦山二期、岭澳等核电站的主辅设备研制生产。现在上海电气、上海核工院等对核电的投资和推广明显加大。上海电气集团成立重工集团,加大对临港和闵行两大核电设备生产基地的建设,其中临港将形成2.5 套百万千瓦级核岛主设备、4.5 套堆内构件和控制棒驱动机构等制造能力。宝银特种钢管公司,首次涉足核电蒸汽发生器用钢Inconel690-U 型管的设计、研发和生产领域。

  可以肯定的是,中国核电产业飞速发展,肯定会为舰艇的核动力发展提供技术支持。不过,中国航母是否采用核动力,除了技术的限制,还取决于海军的战略、航母的总体设计和经费。


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