我国小堆核潜艇突破!五代堆确立四创一导目标,俄曾因24亿放弃

核反应堆的发展进程

潜艇是现代海军水下作战的主要武器,按功率可分为常规动力潜水艇和核动力潜水艇。其中具有强大动力,无限续航力,超高航速的核潜艇就是潜艇界当之无愧的“水下霸王”,也是世界海军强国极为推崇,重点打造的高端装备。但核潜艇技术复杂,成本高,使用维护处理的成本高得多,要维持一个庞大的核潜艇部队又谈何容易。

在现阶段来说,世界上只有财大气粗的美国和规模周到的英国海军实现了全核化,另外三个国家也拥有核潜艇,那就是中国、俄罗斯、法国,但更多的是都仍保留着大量常规潜艇,而其他国家只能“蜀中无大将,廖化为先锋”,依靠常规潜艇当家。

具体地说,美国拥有世界上唯一的全核潜艇部队,而前苏联和俄罗斯都无法与美国相比。以前苏联海狼级潜艇为例,建造最初的目的是为了捕猎前苏联深海游弋核潜艇。因为海狼成本很高,以1998年那时的美元计算,前两艘船的平均成本为24亿美元。甚至连美国人都觉得真是“财大气粗”的项目,所以海狼级只建造三艘就停了下来。后来的俄罗斯也无力接受只得放弃。

后来,美国开始建造硬件标准略有下降的佛吉尼亚级潜艇,以取代海狼级和洛杉矶级。2017年有14艘弗吉尼亚级核潜艇服役,两艘正在建造。即便以此为基础分摊研发成本,但美国海军此前订购10艘弗吉尼亚级核潜艇,其采购成本也高达178亿美元。

为何核潜艇就这么破费呢?关键就在于核反应能提供几乎无限的续航能力,因此深海作战核潜艇的优势非常明显。全球海军都对核潜艇尤其钟情。此外,核潜艇能潜伏在水下几个月,唯一的限制是人的耐力。尽管前苏联解体了,但俄罗斯作为武装力量的支柱,仍然完全继承了前苏联潜艇研制计划。尽管俄罗斯国力下降,但在开发常规潜艇时,对核潜艇的投入仍在不断增加,那就是研发不依赖于空气推进的AIP常规潜艇。但这也只是满状态核潜艇的过渡产品,难堪重用。

就我国而言,近几年来,我国在核潜艇领域的研发能力有了很大的发展,仿效美国海军建立全核潜艇部队的呼声也越来越高。像一步到位的想法看起来很好,但要实现这一目标却是一件非常困难的事情。为加快核潜艇的发展,我国对核能的研究,此前已经成功突破了第四代核反应堆的研究阶段,核心技术已经成熟。

具体来说,第四代核反应堆体积小,安全性高,根据其特点甚至适用于商业领域。在世界范围内实现4代反应堆的国家寥寥无几,与核能研究相关的材料、控制技术等均属顶级机密。我们国家曾经引进过AP1000商用核电技术,通过剖析引进的产品,并加以借鉴和学习,最终取得了技术突破,打破了美俄的技术封锁。国内还完成了四代反应堆中各种不同构型的研究,目前已有三种不同构型的成功建立。这一技术突破为中国新一代核潜艇的研制提供了有力的技术支撑,保证了095、096的顺利发展。

自上世纪70年代以来,中国就一直在研究核反应堆的小型化问题,80年代初取得了理论突破,1984年成功地应用于实践。而周边设备是我国的薄弱环节,国内对材料的研究无法满足核心技术的需要,许多理论难以应用于实践。

例如,我国核反应堆的噪声比较大,092型潜艇的噪声高达120 dB,使用这样一台核反应堆的潜艇,还没有进入目标海域,就很容易被声呐探测到,因此,摆在眼前的问题是全面降低噪声刻不容缓。

核动力油泵核心我国已突破

所以,因为4代核反应堆的成功实现了技术突破,制造出的潜艇使用了新的核反应堆ACP100,而装上ACP100的试验潜艇也使用了全新的电力系统,使噪音大大降低,其巡航噪声降至95 dB。在能量利用方面,已接近现代尖端潜艇的六成,和美国服役中的潜艇不相上下了。

但是,毕竟没有达到世界顶尖水平,我们的道路还很遥远,这项研究还需要更多的时间才能完成,为了进一步提高我军规模较大的常规潜艇部队的作战效能,此前我国又辟捷径选择了小型低温核反应堆的发展道路,也就是满状态核潜艇的过渡产品。

早在上世纪90年代,中国就建成了世界上第一座壳式低温核反应堆,至今已取得了小型化和艇用化的重大突破。低温反应堆不同于传统的高温反应堆,它具有结构紧凑、模块化、低温低气压、自动化程度高、安全性好等特点,可以非常方便地安装在现有型号的常规潜艇之上,只需增加一个小的动力舱,一次装载的续航能力几乎无限,航速明显优于已装备 AIP系统的常规潜艇,噪音也基本相当。

该型潜艇由低温反应堆提供动力,又称“小堆核潜艇”,主要用来装备我军常规潜艇039 B的后继型,已服役的039 A/B也可在中期升级时加以改进。虽然“小堆核潜艇”的综合性能并不比得上真正的大型核潜艇,但在特殊的作战环境下对中国海军水下作战能力的提升无疑有着极其重要的战略意义。就目前情况而言,我军现有的常规潜艇虽然在数量上比周边国家有了很大的优势,但在技术性能上没有明显的优势。并且“小堆核潜艇”已经大大拉低了原有的力量对比。

"小型核潜艇"不仅可以像普通常规潜艇一样在第一岛链的浅海大陆架上不动声色地移动,续航能力、最大航速、加速能等都达到了大型核潜艇的水平,而且从核反应堆获得的足够电力,还可以让它携带性能更先进、功能更完善的声纳设备和武器系统,探测能力和打击能力更是直接碾压日本的苍龙级和韩国的214型潜艇。

假如中国海军舍得花更多的钱,再进一步整合世界领先的“无轴泵推+综合全电”技术,即使碰上海浪级、弗吉尼亚级等大型 BOSS,我国的“小堆核潜艇”借助浅海的有利地形,也有克敌制胜的可靠把握,而且“小堆核潜艇”造价相对低廉,也适合大量装备和改造。

目前,我国海军水下作战力量主要由095型、093型核潜艇以及039 B/C改进型岛链防御型核潜艇组成,它们实际上都是“小堆核潜艇”,这样一支既能高低搭配,又能攻守平衡,又能符合中国自身防务需要的“全核化”潜艇部队,必将在维护我国海防安全和海外利益方面发挥巨大作用。

但如前文所述的那样,小型低温核反应堆发展出来的核潜艇只算是我国满状态核潜艇突破前的过渡产品,我国在核潜艇的发展中还需再接再厉。

因此,五代堆的研究开发尤其重要,事实上!如果“四代堆”的概念还不足以指导未来,我国核能行业人士此前开始探寻,未来的核能系统应该是什么样子。先前中国科学院院士邹才能发表了具体的评论,并提出了长远的目标,他说“第五代核能系统将会使我国对相关的概念和思想进行主导和输出,从而引领世界核能创新。”

在邹才智看来,第五代核能系统的概念落地并最终建成具有“四大创新,一项先导”(四创一导)的意义,即实现从产品驱动到需求拉动,从单堆进化到网络优化开发模式,从基荷能源到平衡调能的应用理念创新,从单一发电到多领域供能的应用场景创新,从而引领世界核能创新。

核潜艇鼻祖

在专家时靖谊看来:我们与国外最大的差距事实上不在于设备和技术,而在于对未来核电的理解和思考。核能的创新与发展需要思想先行,观念先行,如果观念和思想都是别人的,就很难摆脱跟不上时代潮流,逆向设计,跟不上时代潮流,跟不上时代潮流的顽疾。

五代是核能协同网络的概念。因为有了网络,我们可以先建一些,先试先行,不断优化,不断完善,再扩大。」时靖谊表示,我国现有的能源系统可以为第五代核能系统的发展提供30年的战略机遇,在此30年内,我们有希望实现第五代核能系统的起步阶段,也就是研制出可利用的最小规模产品。

而且,”第五代核电系统必将引领中国未来核电发展的前沿,推动中国核电新基础设施的建设与发展。三十年后,谁能说主导未来核能的不会是我们呢?”时靖谊说,千里之行,始于足下。路虽远,行则将至。