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玲龙一号小核反应堆,能否担任中国核航母动力?

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中国核航母动力反应堆要来了吗?

就在10月底,中核集团所属、位于中国最南端的核电基地——海南昌江核电,传出了一个看似平淡无奇的进展,这就是玲龙一号核反应堆的安全壳吊装成功。起初我看了没注意,但一查玲龙一号这几个字,可不得了,网上充满着玲龙一号与国产核航母的报道,这让人不禁疑问,玲龙一号真的跟航母核动力系统有关系吗?它究竟能不能作为国产核航母甚至是核潜艇的核动力堆?

玲龙一号核反应堆,代号ACP100,官方给出的定论是,这种模块化小堆的背景是中国核工业集团在军用核动力以及成熟压水堆技术基础上研发的。军用核动力的基础上,也就是说玲龙一号是改过来的。通过什么军用装备核动力改的呢,我想很可能是核潜艇的反应堆,这么看来玲龙一号跟国产核航母扯上关系,还是有一定背景的。


但我们要弄清楚,中核目前在海南在建的玲龙一号反应堆,最终是民用而不是军用,我给大家先捋捋玲龙一号的前世今生。

2016年4月国际原子能机构通过了中核ACP100模块式小反应堆的安全审查,这也是全球第一个通过安全审查的先进小堆技术,后面中核专门为ACP100注册了“玲龙一号”这个名字,不知道是不是为了跟华龙一号遥相呼应。这里要说清楚两者的区别,中核前面也和中广核合作搞的华龙一号,是功率高达百万千瓦级的大压水堆,它是固定在核电站内的。而玲龙一号只是十万千瓦级的小堆,但它的突出优点就是能“部署灵活”。

如果仅提到功率,玲龙一号小堆确实让中国核动力航母看到了希望。美国有十艘尼米兹级核动力航母,一艘全球最先进的福特级,其中尼米兹级核动力系统装备的是西屋公司设计的A4W压水堆,10万吨级的尼米兹级航母装载两具A4W反应堆,总功率可以达到194兆瓦、输出26万马力。福特级航母搭载的是贝泰船用推进公司建造的A1B反应堆,也是配备了两座,总输出马力达到了28万左右。

网上提到玲龙一号可用作国产核航母反应堆最关键的一点就是动力,单台玲龙一号最大输出功率可达125兆瓦,也就是说两台玲龙一号反应堆就可以提供与福特航母A1B同样的28万马力。模块化小堆、功率大、部署灵活等等,看似玲龙一号特别适合作为核航母反应堆,但我们都忽视了最为重要的一点,那就是玲龙一号反应堆的“燃料丰度”,也就是反应堆中核燃料的浓度。


核反应堆军用与民用的一个重要区别就是燃料丰度值,民用反应堆的丰度一般低于20%,而玲龙一号反应堆如果被作为军用反应堆,最致命的一个缺陷就是丰度不够,仅仅只有3%,也就是说每隔两年就需要重新补充核燃料。而美国福特级航母的核燃丰度竟然高达60%,使用周期高达50年,反应堆和航母舰体同寿命,不需要中途给航母开膛破肚更换燃料。

不过也不是没有特殊的例子,美国曾为企业号航母打造的第一代航母反应堆——A2W核反应堆,该反应堆的丰度仅有6%,也比玲龙一号好不到哪儿去,而且A2W反应堆的功率也不够,怎么办呢?美国海军受当时的技术限制只能硬着头皮堆了八台A2W核反应堆和四台蒸汽轮机,才勉强给企业号提供了28.6万马力的动力,这也导致企业号每隔五年就需要更换一次燃料,而且舰体更是比福特号还长出了10米,这就导致企业号的维护代价特别高,造价也非常高。所以有了前车之鉴,玲龙一号真的不能随随便便上舰,更是不可能作为核航母动力堆。但是有一点可以肯定的是,玲龙一号模块化小反应堆的建造,是给日后我国核航母反应堆的研制打下基础的了。

在通过IAEA的安全审查后,2017年玲龙一号的研发设计工作全部结束,在当年的十二届中国国际核能工业展览会上首次亮相,当时展示的名称是“多用途模块式小型反应堆ACP100浮动式核电站,而在第十六届展览会上,就是叫作玲龙一号。


中核工程师王玉昆也曾透露,玲龙一号不仅可以在陆地上、还可以在大海中使用,还能够搭载进船舶中作为动力和电力的来源。这也侧面反映了玲珑一号是可以上船的,但上舰至少要等到丰度的问题被解决。

就在本年度7月中旬,玲龙一号全球首堆在海南昌江正式开工,设计输出功率为125兆瓦,工程周期预计为58个月,大致在2026年前后完工。模块化、多用途是玲龙一号建造的两个核心,预计建成完毕后可以为52.6万户家庭提供电力,年发电量可以达到10亿千瓦时。

最后,要提的是,玲龙一号目前还有一个重要的一个目标就是走出去,根据IAEA发布的《2025核能技术路线图》,只有我们在本国成功建造成玲龙一号后,才可以在其他国家推广,所以到时华龙一号、玲龙一号双龙出海的局面也会来临。

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