专家：中国发展核动力航母众望所归 反应堆挑战大

　　2013年2月，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。2001年《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%左右。而普通的民用核电站核燃料棒铀-235的富集度3-5%的水平。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。（郑文浩）