时间回到20年前,也就是2004年,彼时美国军方的核动力舰船有83艘。海军的核反应堆已经安全运行了5700堆/年,核动力舰船的总里程超过了2.15亿公里。
与此同时,俄罗斯也继承了苏联时期的核动力舰船。虽然俄罗斯没有核动力航母,但是其拥有世界上最大的核动力巡洋舰。
一晃20年的时间过去了,我国也拥有了多艘航母,更多人的开始期待核动力舰船。
因此前些年我国的055驱逐舰下水时,就有很多网友追问:这么大的船,为何不用核动力呢?
实际上,不仅是055驱逐舰,我国究竟何时会上马核动力?是运用在航母上,还是连同巡洋舰、驱逐舰等大型舰船也一并运用?这些都还是未知数。而这,还要得益于有美国的这个“核动力前辈”在我们前面,把不少坑都给踩了。
在这漫长的历程中,核动力舰船的发展究竟是怎样的呢?
或许通过这漫长的发展历程,我们就能窥见未来国家在核动力的发展上,会遵循怎样的发展规律。
船用核动力装置类型
上世纪40年代,人类第一次建造成了核反应堆,这意味着可控链式裂变反应的技术从理论走向了实践层面。
十多年后,核动力正式被运用到了潜艇上,人类从此对核能驱动的船舶开始痴迷。此后,从潜艇到航母,从大型军舰再到深海潜水器,恨不能都给它装上核动力。
但综合来看,此后核动力运用最成熟的还是军事舰船领域。无论是美国还是苏联,两国在核动力领域都下了大力气研发。
因为核潜艇我国也拥有,所以重点说一下我们所没有的核动力航母和其他舰船领域。
航母方面,美国拥有的数量和规模都是最多的,苏联时期就没有研制,随后的俄罗斯同样也没有研制。因此唯独在核动力巡洋舰上,美国和苏联以及俄罗斯有着相似的发展经历。
美国方面的核动力巡洋舰建造于上世纪50年代,此后在每一级上都只建造了一艘。苏联方面,上世纪中后期建造了多级核动力巡洋舰。
苏联解体后,核动力巡洋舰被俄罗斯继承,四艘舰船有的服役有的改装,时至今日还有一艘已基本大改完成,下一步还将继续投入使用。
美国方面的核动力巡洋舰已先后退役,仍在服役的俄罗斯舰船,其满载排水量超过了2.5万吨,说它是小型化的航母也不为过。
就发展趋势看,潜艇领域目前使用的核动力,还是以压水反应堆为主,而且在今后一段时间内,还将继续在潜艇上使用。
其他方面,核动力装置的功率规模在不断增大。比如航母的核动力,现在的动力发展已接近13万匹马力,航速可以达到30节以上。
与此同时,反应堆堆芯的寿命也在不断延长。比如核潜艇,其在整个服役期间基本不用换料,堆芯寿命也从此前的换料周期2到3年,提升到了10年以上。
法国已经在使用的压水堆堆芯,寿命可以达到25年。美国的核潜艇反应堆,也可以在潜艇的全寿命期内持续使用。
就上述特点看,核动力在舰船的应用上,应该是优势大于劣势的。但是以美国为例,时下除了核潜艇以及核动力航母以外,核动力巡洋舰等舰船都早已退出现役。
为什么不继续使用,是因为核动力在这类舰船的运用上,综合性能的优势并不明显。除此之外,美国当初研发核动力巡洋舰,也是为最终制造核动力航母积累技术的。
核动力巡洋舰被“卸磨杀驴”
截止到本世纪初,美国的核动力舰船,50年来没有发生过放射性事故,保证绝对安全的背后,完全是靠庞大而复杂的体系,以及不断走高的军事预算支撑起来的。
美国自从核动力航母建造起来后,核动力巡洋舰的退役就被列入了时间表。除了拥有了更大的核动力舰船外,还有一个因素是,那些早期建设的核动力巡洋舰,其寿命也快要到期了。
相对于常规动力的舰船,寿命到期后的核动力舰船,报废和拆卸是相当困难的,中间有一套异常复杂的流程。美国自上世纪70年代起,就开始着手制定安全处置退役核动力舰船的计划了。
具体内容包括反应堆燃料的拆卸、舰船的停役、部件去军事化等等。其中最关键的,是卸载反应堆燃料。美国的拆卸地是汉福特场址,截止到目前已经有133座反应堆被运送到此处进行了拆解和处置。
具体的处置办法是陆地掩埋,根据美海军1984年推出的计划,舰船上的反应堆舱进行陆地掩埋处置是安全可行的。到1986年,第一座反应堆舱在被处理后,就被埋入了汉福特场址。
到上世纪90年代,美海军再次表示,相关的处置方案是安全可行的。但是从反应堆的具体构成来看,其中还是包含有大量的放射性和腐蚀性物质的。
比如其中的钴-60,它的半衰期为5.27年,可以释放伽马辐射,一旦拆卸后整个运输和掩埋环节,伽马辐射都是主要的辐射源。
此外,反应堆舱内还有大量的铅、石棉、多氯联苯等危险有毒物质。而在拆解过程中,有些物质会对拆解人员造成明显的辐射损害。
除了拥有极高的安全风险外,拆解和报废一艘核动力舰船,起价格更是昂贵到离谱。核动力巡洋舰因为规模较小,拆解的整体费用较低,但因为数量较多,多年来的整个拆解过程,也花费了高额的资金。
对比之下,核动力航母的拆解费用就更贵了。比如企业号核动力航母,当年的建造费用为4.5亿美元,2018年美国政府给出的拆解费用报价是超过10亿美元。
虽然有货币贬值的因素,但拆解费用比建造费用还要高,这可是不折不扣的吞金兽。或许也正因为风险和花费的高昂,美国后来才彻底放弃了核动力巡洋舰的研发和使用。
而且在有人看来,美国在前面趟了雷,也算是给我们的研发积累了经验。比如有人就认为,正是因为核动力巡洋舰的综合优势不明显,所以我国在新型驱逐舰上,才没有使用核动力。
这种想法看似有道理,但实际从核动力的研发应用来看,其实是不符合技术的发展逻辑的。
我国需要经历的技术发展流程
总有人觉得,既然有核动力潜艇,为何不在舰船航母上使用核动力呢?虽然都是核动力,可潜艇和航母上的反应堆技术是完全不一样的。
在发展历程上,包括美国在内,都是由小到大逐步研发应用的。美国上世纪40年代就建造出了核动力潜艇,但水面的核动力舰船,直到50年代才建造投入使用。
而且在核动力的研发与应用中,美国也不是一开始就直接应用到航母上的。美国先是建造了核动力的民用船舶,待到技术应用几年后,又将其复制到了驱逐舰领域。
随后到上世纪五六十年代,核动力装置又被大规模应用到了巡洋舰上。直等到这一步,无论是技术经验还是安全参数,都有了可靠保证。此后,美国才将核动力装置正式应用到了航母上。
即便经历了稳健的发展历程,美国的核动力航母,也并非一开始就拥有强劲动力的。早年的企业号因为动力不够,只能加大反应堆的安装量,一艘航母上竟然使用了8座反应堆。
直到后来更先进的尼米兹级问世,反应堆的数量才降到两个以下,动力却增长到了十几万乃至二十几万马力。
就美国的发展情况看,将核动力应用到其他舰船上,是积累经验以及对性能的考验,经过了这必要的一步后,最终才将技术应用到了航母上。
反观法国人,在核动力的使用上想一口吃成胖子,直接将潜艇用的核动力装置嫁接到了航母上。最终造出来的戴高乐号,既花了钱,但动力和性能问题始终没有很好的解决。
因此从美法两国的发展历程来看,舰船要应用核动力,必须得循序渐进,技术要百分百过关,才能发挥应有的作用。
所以从这个角度来看的话,未来我国核动力的应用,或许也有可能先使用到其他舰船上。还在2018年时就有消息显示,我国将建造核动力破冰船。同样,像大型驱逐舰这类水面舰艇,未来会不会使用核动力,也都还是未知数。
毕竟从技术攻关的角度出发,每一步都要经过验证和应用,才能完成最终的升级。至于核动力的优劣考虑,那就是另外的问题了。
核动力的优劣
核动力不用频繁添加燃料,提高舰船的续航和持续打击能力,这是它最大的优势。但从综合使用和成本来看,它也不是没有劣势。
舰船的动力可以做到无限续航,可船上的武器以及人员做不到,他们还是需要定期靠岸补给的。
就安全性上来看,一旦进入战争状态,核动力舰船的使用和打击能力基本是一次性的,因为一旦被攻击,整艘舰船也就基本上报废了,而且核泄漏的风险也不可承受。
即便是在和平时期,其整体的建造和使用成本也相当高昂。上文提到,企业号的拆解费用超过了10亿美元。而最新型的福特号,其建造成本更是将近130亿美元。
也就是说,从建造到使用,从服役再到退役和拆解,整个流程中的花费都很高。也正因为这一点,要不要建造核动力航母,要建造多少艘核动力航母,始终要从综合角度去考虑。
结语
目前,我国的航母建造计划正在如火如荼的进行中,也正因为进入了建造的高峰期,所以围绕核动力的使用讨论才会有很多。
下一步会怎么发展,是直接应用到航母上,还是走稳健的发展历程,国家有通盘考虑。核动力航母肯定能够见到,而核动力的驱逐舰等舰船,就要看在技术发展中,经历怎样的变化了。
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