国内现在有很强的呼声，要实现航母的核动力化

在针对潜艇、航母这类船舶的动力反应堆来说，目前真正比较有可能对压水堆形成威胁的方向、在历史上也曾挑战过压水堆的类型，只有液态金属堆。

美国早期装在核潜艇上的金属堆，在同时代压水堆只有17%热效率时，它就能达到22%——这意味着30%的性能提升。在相同的时代，金属堆能提供压水堆超出一代以上的性能水平。

美国SSN海狼号潜艇，曾搭载液态金属堆

金属堆在基本的结构原理上其实和压水堆是一致的。

压水堆中，核燃料加热一回路的水加热到-度左右；而在一、二回路的热交换器中，二回路的水被一回路传递来的巨大热量，加热成温度和压力都低于一回路的蒸汽，再去推动蒸汽轮机高速旋转，从而带动发电机和螺旋桨（经过减速机构）。

压水堆最大的问题，就是实现一回路的高温，需要保持在每平方厘米-公斤的高压状态下，而且水温也没法再高了——度后水无法保持液态。而金属堆的最大优势，就是只需要低得多的压力，就能实现远超一回路的温度。

略去增殖反应之类的考虑，金属堆大致上相当于压水堆把一回路的冷却剂，从水改成了低熔点的金属。

压水堆结构

这些金属虽然熔点低，但是沸点却很高——达到-度，远非水的度可比。因此只需要每平方厘米50-70公斤的压力，就能实现一回路出口度的高温；理论上最高，可以达到度以上。

由于温度和密度上的优势，每一立方米液态金属能携带的热量，远远超出一立方米经过加压的水。因此相同条件下；液态金属堆在二回路中，生成的蒸汽压力和温度能大大的优于压水堆。由于蕴含了高的多的能量，因此金属堆推动汽轮机的力量也特别大。

水银是最常见液态金属，但沸点太低，只有三百多度

在这种一回路高温/低压设计思想下提出的技术路径，除了液态金属堆以外，还有熔盐反应堆——冷却剂甚至核燃料本身都是熔融状态的盐类物质，不过这类反应堆的技术现在远比液态金属堆更不成熟。

美苏早期的金属堆全部宣告失败——故障频发，事故不断，而且价格太过于昂贵。这其中涉及到大量的问题，最关键的还在于液态金属的两个麻烦特性：

液态金属低温下会凝固，这对反应堆的停堆管理造成了巨大的麻烦和成本。对管道和阀门有很强的腐蚀（金属之间相互溶解，以及产生化学反应生成化合物）作用，导致各种故障和事故不断。

虽然问题重重，但是液态金属堆这个技术方向并没有死亡——它的性能优势太明显了，而且高功率密度、单堆可以实现大功率的特性；使得它极其适合用在潜艇、军舰上做为动力。因此在先进反应堆型的探索中，液态金属堆仍然是最被重视的主要突破口之一。

俄罗斯BN液态金属反应堆模型，用的是钠

比如就目前来说，使用铅铋合金为冷却剂，就是四代反应堆最重要的方向之一。液态金属的腐蚀作用，可以通过材料和工艺问题解决——比如在金属管道内部加设隔离层。

而如何处理液态金属的凝固问题，目前也提出了多种方案：比如其中一种是二级熔融启动，通过增设启动级，先进行部分链式核反应放热，对液态金属进行加温，直到使其全部熔融。

而毫无疑问，新一代的金属堆目前还存在大量的技术问题，要上潜艇或者航母依然遥遥无期，核心技术和工程难关的突破时间依然不可预知。这也是笔者此前在文章中提到，可预见的未来内，压水堆仍然是军舰唯一可选的核动力形式的原因。

可预见未来还得靠压水堆，更往后得靠金属堆

但是从人类现在已经发展出来的反应堆基本结构类型来看，未来能大幅度突破压水堆性能极限、实现小体积、大功率的动力堆构型；只有金属堆是最有可能、最适宜的。

在船舶动力堆的发展上，美苏在在技术条件不成熟的情况下提前应用液态金属堆，走了很大的弯路。中国核潜艇和核航母（如果要搞）在远期的未来，动力上能否成功弯道超车，恐怕关键还得落在是否能先于美、法、俄三国，完成新一代先进液态金属堆的实用化。（作者署名：候知健）

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中国公开展示造核航母能力采用2座反应堆看齐美军

中国即将建造海洋核动力平台

12月5日上午，中国海事展在上海新国际博览中心开幕，在此次海事展上面，中船重工所展出了多种核动力船舶，从而清晰向世界公开中国已经可以设计、建造核动力水面舰船，这应该是中国第一次向世界公开证实中国已经有能力设计、建造核动力航空母舰。

从中船重工所提供资料来看，中国已经开展了核动力船舶关键技术及安全性研究、小型反应堆发电及示范应用等方面研究，为设计、建造国产核动力水面舰船进行了早期技术探索，年完成海洋核动力平台总体方案，它在船体舯部布置有可以独立运行两部核应堆，可以为客户提供发电、供热、淡水等能源供应，反应堆具备燃料使用时间长、功率密度大、机动性能好等优点，成熟之后，可以将相关技术转移到军用舰船和民用船舶等领域。

航母核动力推进系统要求非常高

从这个描述来看，这个海洋核动力平台应该是中国核动力航空母舰前期动力验证船，主要用于检验、测试国产航母核动力总体设计、实际运用等情况，我们知道核动力不象常规动力系统，它利用核反应产生能量，而核反应会产生放射性物质，可以说稍有不慎都会造成严重后果，因此各国和地区都为核反应堆配备了多层防护系统，把放射性物质屏蔽起来，但是船舶核动力系统难度要远高于陆地核电站，它既要为舰船提供充足能量，驱动舰船前进，同时还要能够在较大范围内调节功率，满足舰船机动性能，考虑到舰船体积、排水量，核动力系统体积和重量还不能太大，核燃料工作时间要长，美国核动力航母更换一次燃料需要33个月，如果核燃料工作时间较短，就会造成航母频繁入坞更换燃料，降低航母在航率，对于航母作战能力也会产生不利影响，同时核动力安全性、可靠性等也有严格要求。

中国在潜艇核推进系统取得长足进展，为水面舰艇核推进系统发展打下坚实基础

中国从上世纪50年代开始研制核动力推进系统，60年代开始设计、建造第1代攻击核潜艇，至今已经发展了三代攻击核潜艇，在核动力推进系统方面取得长足进展，但是在水面舰艇核动力推进系统方面仍旧是空白，从国外核动力航空母舰发展来看，潜艇的核动力推进系统与航母的核动力推进系统还存在一定区别，尤其是后者功率要求较大，一系列要求也更高，不可同日而语，例如法国戴高乐号航空母舰就采用了战略导弹核潜艇反应堆，结果就是反应堆功率不足，造成戴高乐号航空母舰最大航速只有25节左右，不但影响舰载机起降，也不利于航母摆脱潜艇跟踪和监视，国外第三代攻击核潜艇最高航速可以达到30节左右，美国建造第1艘核动力航空母舰企业号的时候，也碰到了反应堆功率不足这个问题，结果美国人不得不为企业号安装了8座反应堆来解决问题，造成企业号结构过于复杂，后勤保障难度太大，所以只建造了1艘。

戴高乐号航母直接采用战略导弹核潜艇反应堆，结果就是动力不足，影响航速

企业号不得不采用8座反应堆来解决功率不足问题

从海洋核动力平台来看，它采用了两座反应堆为推进系统提供动力，这样布置与美国海军现役航空母舰应该一样，相应就要求反应堆具备体积小、功率大、核燃料工作时间等优点，以便增强航母整体作战能力，但是对于中国海军来说，还缺少使用水面核动力舰船的经验，舰船工业设计、建造水面核动力舰船几乎也是空白，因此通过发展海洋核动力平台，为中国海军、舰船工业积累相关经验，打好基础，显然更加成熟。（作者署名：鼎盛军事）

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