核反應堆有新突破?“小虎鯨”引發熱議,關鍵技術難點還是在動力

陳虎新觀察 2024-05-18 20:18:44

來湊個熱鬧,說一說“小虎鯨”。

這兩天在網上,我們看到很多人在講“小核魚,小虎鯨”,甚至有人說已經在國內開始批量建造了。對于這一類的消息,我沒本事證明它是真還是假,因爲一個退休老頭沒那麽多官方的消息。但是我可以從原理上講一講,“小虎鯨”有沒有必要,真正要讓“小虎鯨”具備實戰的優勢,需要哪些重大的技術突破。

首先不管講“小核魚”也好,“小虎鯨”也好,它首先就涉及一個定義的問題。它是全核動力,還是以部分核動力爲核心的AIP動力?這兩個是有本質區別的。

AIP本質上來說是一個輔助動力,而全核動力才是把核動力作爲主動力。那麽AIP有沒有技術優勢,有多大的意義呢?這個問題我是打一個問號的,因爲潛艇的動力系統本來就很複雜。

老的常規柴電潛艇,它實際上是有兩套動力系統,一套是水下的純電力推進,另一套是水面和通氣管的柴油機動力。但是這樣的動力構成涉及蓄電池的蓄電能力問題,水下續航能力受到了極大的限制,後來才有了AIP動力。AIP動力上來之後,實際上是把常規動力潛艇進一步的複雜化了,相當于在原有的柴油機、蓄電池、電機的基礎上,又增加了一套新的動力裝置。不管你是燃料電池也好,還是閉式循環柴油機也好,都是多了一樣東西。

那麽多了一套東西帶來的結果是什麽呢?肯定是系統越複雜,技術難度越大,故障率越高,成本也會越高,而且傳統的常規AIP帶來的問題不僅僅在艇的本身,在潛艇的岸上後勤保障系統也會帶來新的負擔。以前你供油、供水、供電就行了,現在還要有液氧,甚至還要有液氫,而液氧、液氫這些都是不好伺候,而且都是屬于易燃易爆物品,這對後勤的壓力是不小的。

但是在潛艇水下機動能力迫切的需求之下,盡管有這樣的代價,很多國家的海軍還是硬著頭皮上了常規AIP了。常規AIP是不是最好的呢?肯定不是最好的。一來它對水下航行能力的增加是有限的,換句話來說還要受到你攜帶液氧的限制。另外成本這一塊肯定也是一塊硬支出,這個硬支出不僅僅是一次性的投入,還包括了運行的成本。

我們看到日本的常規潛艇把鉛蓄電池換成了锂電池之後,就把AIP舍棄了。爲什麽做出這樣的技術選擇呢?因爲加了锂電之後,電池的蓄電能力大幅度增加了,水下的航行能力已經和AIP差不多了。這個時候是否有必要加裝AIP呢?日本做出的選擇是把AIP給扔掉了,有了锂電就足夠了。其實這個選擇是有道理的,某種意義上來說也是明智的。潛艇不能無限地堆料,無限地堆料,最後總是要出問題,要麽太貴了,買不起,用不起,要麽系統高度複雜,故障頻出。

那麽,講到這個地方,就涉及“小虎鯨”的問題了。 “小虎鯨”究竟是什麽東西?是一個小堆的純核動力,還是把核動力做成輔助動力的一個AIP潛艇?其實現在看這兩種路徑都有問題。拿核動力做輔助動力,稍一琢磨就有點得不償失。核動力的好處沒有拿到十足,因爲堆小,功率低。但是核動力的毛病卻一點沒少,比如說需要屏蔽輻射,帶來的噸位尺寸的問題,比如說核燃料的加料,進廠大修的問題,比如說退役之後的後處理問題。如果說你這個小堆是傳統意義上的壓水堆,那麽這些東西一個也少不了。

那麽還有一種定義方式,就是純核動力的小型核潛艇。這個小型是相對的,比較典型的。你像法國人當年搞的“紅寶石”級核潛艇就是屬于這一類。它是一個純核動力的,但是水下排水量只有2700多噸,比現在的一些常規動力潛艇排水量還要小。

那麽法國人是怎樣實現這種小艇核動力呢?其實也不過就是在壓水堆的基礎上搞高度的壓縮,小型化,比如說壓水反應堆的一體化,把整個的一回路全部壓縮放到壓力殼裏。這樣帶來了兩個好處,一個好處是把尺寸大幅度壓縮下來了,第二個好處就是自然循環能力大大加強。自然循環能力加強了,不需要循環泵了,系統的複雜程度降低了,而且循環泵是核潛艇的主要噪音源之一。去掉了這個噪音源,安靜性就可以提高不少。我們看到現在最先進的核潛艇,講到安靜航行的時候,往往都是使用自然循環方式。

毛病呢,毛病也是一堆,純粹的自然循環方式,整個系統的功率、體積重量比就會降下來,也就是說核潛艇能夠輸出的動力要降低。再一個整個的核反應堆,包括一回路一體化了,那麽如果你的核反應堆要換料,那就麻煩了,而且如果一回路出現了問題是沒法維修的,要維修就要進場大修,就要切開反應堆的壓力殼,這可是“大手術”。所以搞到最後,法國海軍僅僅搞了這麽一代小型的全核動力潛艇,隨後就放棄了這個思路了。放棄說明走不下去了。

講到這裏,大家可能說,你把“小虎鯨”的兩條路都堵死了,是不是“小虎鯨、小核魚”就沒有意義,沒有技術上的可能性了呢?要想真正實現一個全優全能的“小虎鯨”,需要做到哪幾點呢?

至少需要做到三點。第一,系統的複雜化不大規模地提升,即使提升了和所獲得的效益比可以忽略不計。第二,成本是可控的,如果“小虎鯨”和“大核魚”的成本完全處在同一個數量級上,那麽要“小虎鯨”的意義又在哪裏呢,幹脆你直接搞“大核魚”就行了。第三就是使用保障不能太麻煩。實現了這三點,“小虎鯨、小核魚”才能真正地大行其道。

怎麽樣才能實現這三點呢?關鍵的一條就是不能按照傳統的壓水堆的思路去想問題。如果還用傳統的壓水堆去搞所謂的“小核魚、小虎鯨”,那基本上就會走進技術上的死胡同。所以“小虎鯨、小核魚”的問世,它的技術基礎是在核動力裝置上有本質的突破。它不是壓水反應堆改一改、縮一縮、壓一壓就行了的問題。

那麽需要什麽樣的技術突破才能使“小虎鯨、小核魚”具備足夠的吸引力呢?以前給大家講過,所謂的钍基熔鹽堆。我不是說現在的“小虎鯨、小核魚”就要用钍基熔鹽堆,我只不過拿它舉個例子。钍基熔鹽堆因爲它不像壓水堆是一個高壓系統,變成了常壓系統,所以體積重量大幅度下降。反應堆的工質由高壓水蒸汽變成了熔鹽,核放射性的問題變得可控了,更具體說就是安全、可控。第三,它能夠輸出的功率對于潛艇來說相當充沛,夠用。所以從這個角度上來說,如果說你的钍基熔鹽堆出來了、成熟了,那麽像“小虎鯨、小核魚”就有可能大行其道了。

沒有技術基礎的猜測都是純粹的猜測。只有有了技術基礎,才有可能有新一代的全新的武器裝備問世,甚至有可能全面替代老一代的裝備。最後再說一遍,我說钍基熔鹽堆僅僅是舉個例子而已,大家不要多想。

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评论列表
  • 2024-05-19 07:15

    陳老師不愧是真正的專家,文章述事、邏輯嚴謹,觀點明了、客觀,水平不一般。點贊![點贊]

  • 2024-05-18 21:00

    如果中國的小型核反應堆用在四千噸左右的潛艇上,估計常規燃油動力系統會完全取消,那麽小型核反應堆的動力不足怎麽解決呢?估計會使用鈉電池來儲能,在緊急情況下,鈉電池和核動力同時工作,給潛艇提供高達三十節的水下航速,平時低速航行,同時給鈉電池充電。

    用戶68xxx28 回覆: 海風椰影
    一萬噸那是戰略核潛艇和遠程攻擊混裝模式!常規潛艇上小核動力裝置目的就是爲了快速擴充水下攻擊力量!小核堆加鈉電蓄能電站就能把斯克林和柴油機一邊涼快去吧!這樣就能水下隨隨便便呆一個多月!不像以前常規潛艇在水撐死也就半個月!
    海風椰影 回覆:
    現在的攻擊核潛艇已經在萬噸左右了,而且垂直發射導彈也成標配了。
  • 2024-05-19 00:06

    戰忽局副局座就你了

    用戶17xxx83 回覆:
    不忽悠你讓小編喝西北風啊?[笑著哭]
  • 2024-05-19 06:53

    有木有,用木用不說,讓鷹醬和腳盆雞們抑郁去吧。[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2024-05-20 12:16

    多一套系統就越複雜?難道不是增加了一層保險?按你講的。飛機只要一個發動機就好了。幹嘛配備雙發?

  • 2024-05-20 09:09

    會不會是核魚雷?

  • 2024-05-19 16:25

    記得8~90年代的現代艦船說過,所謂小堆是原子電池原理的AIP動力,實際動力效率只有正常核動力的1/3,但好處就是小而靜,記得當年我們就在四種AIP動力上布局了,現在出成果了[呲牙笑]

    洪峰 回覆:
    原子電池那成本根本不是軍隊能承受的,一公斤钚238就上千萬美元
  • 2024-05-19 09:50

    有道理[點贊][點贊]。常規潛艇確實需要aip但是目前的都太複雜,太貴,占時也太難伺候了。核aip不可取,還不如核潛艇。應該想辦法找到更廉價更安全的aip

  • 2024-05-19 06:59

    [點贊][點贊][點贊]

  • 2024-05-19 09:20

    钍基熔鹽堆不是准備上民用了嗎

    最帥的pig 回覆:
    民用幾年了,拖挂船都在用了
  • 這是准備反擊奧庫斯聯盟的方案之一吧[得瑟]

  • 2024-05-21 09:02

    钍基熔岩堆的問題是解決好腐蝕問題,鹽這東西腐蝕性強。不久前在甘肅試驗的钍基熔岩堆成功了,現在要在民用船上試驗,就是小型化問題,最後可以在航母和潛艇上使用。钍基熔岩堆最大的好處還有一條,就是這個钍原料在我國儲量非常豐富,不像鈾礦比較貧乏,更有利于我們利用。

  • 2024-05-19 08:01

    半核?半AIP?怎麽想的?核動力小型化即可把艇小型化!

  • 2024-05-19 04:30

    如果中國的小型核反應堆用在四千噸左右的潛艇上,估計常規燃油動力系統會完全取消,那麽小型核反應堆的動力不足怎麽解決呢?估計會使用鈉電池來儲能,在緊急情況下,鈉電池和核動力同時工作,給潛艇提供高達三十節的水下航速,平時低速航行,同時給鈉電池充電。

  • 2024-05-19 07:33

    我們都明白您只是“舉”個例子!

  • 2024-05-19 01:13

    中國有燃料電池,可以連續用幾十天

  • 2024-05-18 21:02

    用的是低功率密度的小型核反應堆+斯特林發動機,小型核反應堆只是提供熱源給斯特林發動機發電;在這種模式下,並不需要核堆産生高溫高壓水蒸氣,所以結構簡單,造價便宜。

    花雨滿天 回覆:
    腦洞都會開:用的是離子堆,反應堆直接産生電力。廢熱還能帶動斯特林發電。更簡單了。
  • 2024-05-19 05:56

    把活動物培訓成智能武器。

  • 2024-05-19 04:13

    陳虎,你也是一個退休小老頭嗎?你有官方消息嗎?

  • 2024-05-21 10:24

    好文章!

陳虎新觀察

簡介:陳虎專欄,國際軍情點評,武器裝備科普