005号核航母来了？采用颠覆性技术，台专家曾评价下水速度太恐怖

福建舰舷号是18号，但在2020年的时候中国船舶工业放出过一艘航母模型。这个航母模型的舰岛上没有烟囱，所以是很明显的核动力航母。其舷号是“20号”，它很可能正是003型航母福建舰、未来将会造出来的004型航母19号舰之后的“005型核动力航母”。

20舰模型

当然，也有人认为福建舰之后的19号舰将是003型航母的姊妹舰——003A型航母，所以我国的20号舰可能是004型航母。

但不管20舰是004型航母还是005型航母，它都有极大可能是一艘核动力航母，并且上面可能采用颠覆性技术。

中国核动力航母效果图

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中国核动力航母会用钍基堆或玲龙一号？

说到“005型航母”上面的颠覆性技术，有不少自媒体宣称中国的核动力航母将使用钍基熔盐堆，或者是玲龙一号那样的小堆。但从军事需求的角度上看，“005型航母”上用这两种技术的可能性几乎没有。

玲龙一号

现代军用核反应堆追求的是接近“武器级浓缩铀”的浓缩铀丰度。像美国尼米兹级核动力航母、福特级航母上用的核反应堆，其使用的浓缩铀都是从退役原子弹上拆下来的，浓缩铀丰度均超过了90%。

核反应堆上的浓缩铀丰度足够高，才能达到一台反应堆用几十年时间的效果，从而大幅度降低核动力航母的维护成本和时间。

尼米兹级核动力航母用的A4W型核反应堆能用25年一换，福特级用的A1B压水堆甚至能50年一换，这已经覆盖了福特级航母的全服役周期，达到“终生不换核反应堆”的目的。

尼米兹级航母

相比较之下，法国戴高乐号核动力航母用的核反应堆是K15型核反应堆，其浓缩铀丰度为20%左右，该型核反应堆就需要差不多7年一换了。

不管是钍基熔盐堆还是玲龙一号，其浓缩铀丰度均在5%以下。

用这种丰度的核反应堆，中国的“005型航母”怕是要2~3年换一次核反应堆，换一次用时2~3年。

核动力航母换核反应堆

中国要是生产核动力航母，那其极有可能生产一型和美国A1B压水堆类似的“采用武器级浓缩铀”的军用核反应堆，上面顶多用一些和商用核反应堆共通的技术。

至于一些人心心念念的提升钍基熔盐堆和玲龙一号核反应堆的核燃料丰度，也几乎是不可能的事情。

提升玲龙一号核反应堆的浓缩铀丰度，这基本和重新设计一型核反应堆差不多了。硬要提升玲龙一号的浓缩铀丰度，这就好比一型战机的总设计师觉得歼-8是一款好飞机，飞得高速度又快，所以适合改成一款轰炸机。那其它战机的设计师只会一脸黑人问号。

玲龙一号

至于提升钍基熔盐堆的核燃料丰度，在技术上能做到，但实际上没有提升的必要。

钍基熔盐堆消耗的不是“浓缩铀”，它是先将“钍”转换成“铀元素”，然后再用来发电。

如果提升该反应堆的“钍燃料”丰度，它就会让堆芯中子能谱变硬，导致慢中子份额减少，然后让钍的转化效率降低。

中国钍基核反应堆（实验堆）

这就好比猪八戒在高老庄做工，原本吃5个便宜的玉米面窝窝头能耕地10小时，结果现在猪八戒吃了5个细粮做的白面馒头，然后他说自己要花点时间细细品味，好好消化消化，然后一天就只能耕地8小时了。你猜高员外会不会让猪八戒吃白面馒头？

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中国核动力航母可能使用超临界堆

那么中国“005型航母”既然不用钍基熔盐堆和玲龙一号，那么它会用什么“颠覆性技术”呢？答案是“超临界二氧化碳动力循环系统”（布雷顿循环）。

中国核动力航母概念图

传统核反应堆用的都是蒸汽朗肯循环，即以“水-水蒸气”为工质的热力循环体系。我们上面提到的尼米兹级航母的A4W反应堆、福特级航母的A1B核反应堆、戴高乐号航母的K15反应堆都是如此。

布雷顿循环则是用高密度的，接近液体的二氧化碳作为工质的核反应堆。这种技术相较于传统蒸汽朗肯循环有三大主要优势。

超临界二氧化碳

第一大优势是功率高。用布雷顿循环的核反应堆，不需要反应堆先将水变成水蒸气，所以大幅度降低了能源损耗，提升了反应堆输出功率。

并且液体（流体二氧化碳）的热传递效率也大幅度高于气体（水蒸气），这也会大幅度提升核反应堆的输出功率。

第二大优势是体积小。这个很好理解，高密度的“液体”在和气体同等重量的情况下，自然是“液体”的体积更小，所以可以大幅度缩减封装流体容器的体积。

第三大优势是结构简单。传统核反应堆需要将水变成水蒸气，里面涉及到的设备太多了，需要增加很多零部件实现“将水变成水蒸气”的功能。

传统核反应堆结构图

用布雷顿循环的核反应堆全程用“液体二氧化碳”，只需要考虑密封性，保证它不泄露就行，在结构上自然大幅度简化。

当然目前在技术上，我国距离“布雷顿循环核反应堆”落地还有一些距离。

2023年时西安热工院才完成了5MW功率的试验机组连续运行（电功率），而该技术要想上航母，需要单台反应堆功率达到100MW以上（电功率）。

西安热工院的布雷顿循环发电机组

不过我国“005型航母”上装“布雷顿循环核反应堆”的可能性还是很大的，因为当前中国已经在尝试往民船上装使用布雷顿循环的发电机组了，虽然是常规动力的。

这就说明中国在相关船用技术上已经有了很深的技术积累。

如果中国核动力航母上真用了“布雷顿循环核反应堆”，那么这将是一艘动力比美国福特级更澎湃，有更充能源能使用更多“电器”的航母。

中国核动力航母概念图

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中国航母建造速度

当然，相较于“005型航母”上的技术问题，外界最惊讶的还是中国的航母建造速度。

中国航母下水速度惊人

从辽宁舰到山东舰再到福建舰，中国形成了每隔5年下水一艘航母的速度。这个速度已经追上了美国这个传统航母强国。

就连中国台湾的专家林郁方都曾公开表示称中国大陆的航母下水速度“太恐怖”。

林郁方

以当前中国建造航母的速度，最多到本世纪中后期，我国的航母数量就会赶上美国。

信息来源：

【1】澎湃新闻·《二氧化碳发电？我国真实现了！》

【2】西安热工院官网·《国家重点研发计划“超临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究”项目通过验收》