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中國研發「核電寶」,常規潛艇可實現超進化,美軍苦尋相關技術

據媒體報道,安徽某能源公司研發出一款叫"核電寶"的產品,已交付我軍使用,主要用於解決偏遠地區邊防部隊的能源需求問題。據悉,"核電寶"是一種小型反應堆,體積大小不超過一個集裝箱,加一次核燃料至少可以運行30年,可同時為5萬戶家庭提供電力,屬於新一代高安全性的清潔能源。鑒於"核電寶"在民用與軍用上的巨大潛力,美軍也盯上了這一類產品,美軍正在為其海外部署的軍隊尋找一種,移動式核電站的能源方案,而中國的"核電寶"正好符合所有的要求。

核反應堆小型化主要是運用到艦艇上,尤其是水下的潛艇。但是以往潛艇裝備核反應堆的成本太高了,無論是建造還是維護成本,都不是一般國家能承受得了的。但是常規潛艇水下續航力差的缺陷,導致常規潛艇的戰場生存率偏低,為了擁有與核潛艇類似的性能,德蘇兩國早在二戰期間就對AIP系統(不靠空氣動力系統)進行了研究,經過數十年的開發,已獲得成功的非核AIP系統目前有三種,分別是SE熱氣發動機、封閉循環柴油機以及燃料電池。各潛艇大國按照自己的技術專長採用不同的AIP方案,如瑞典與日本的潛艇採用的是SE熱氣發動機,英荷兩國的潛艇採用的是封閉循環柴油機,而德國潛艇採用的是燃料電池。

我國在上世紀90年代才開始涉足AIP領域的研究,而達到了實用標準的是已應用在039A/B潛艇上的SE熱氣機系統。我國在AIP方面的技術已屬於國際先進水平,據了解, 039系列AIP潛艇一次水下潛航時間將近一個月,而普通動力的常規潛艇潛航最多只能撐10來個小時,或者潛航400海里左右就得浮出海面"換氣"與"充電"。而且SE熱氣發動機一改以往AIP潛艇水下航速偏低的不足,使得039系列AIP潛艇水下巡航速度達到了10節以上,這已經是目前柴油發動機潛艇的水平。因此有報道稱我海軍首支AIP潛艇部隊向東能突破第二島鏈,向南潛航到了印度洋。

如今研發出"核電寶",為潛艇在AIP系統之外又提供了另一個經濟性的選擇,"核電寶"屬於第四代的核電技術,它不同於世界上所知的大型核電站反應堆,前者是採用金屬鉛作為熱量傳遞的介質,而後者則採用水作為介質。鉛的熔點只有327℃,如果採用鉛合金(鉛基材料)則熔點還能降至一二百攝氏度,加上液態鉛或鉛合金的流動性非常好,在反應堆能夠高效的帶走核燃料發出的熱量,然後再傳遞給反應堆外層的水層,接著就是在大家熟悉的水蒸汽做功發電的過程了。因為鉛基材料的導熱率是水的30倍,簡單來說就是30份冷卻水才能起到1份鉛基冷卻劑的作用,這與反應堆的體積直接掛鉤,因此"核電寶"能夠把體積做得更小。

"核電寶"與傳統核反應堆相比,優勢非常的明顯,首先是安全性,傳統核反應堆用水作為冷卻劑,而水的沸點低很容易就會因吸熱過多產生超高壓的危險情況,而鉛或鉛合金的沸點高達1700多度。其次,鉛基材料本身就是標準的防輻射材料,高溫狀態下化學性質也相當穩定,即使發生輕微泄漏,漏出的鉛基材料接觸外界就會冷卻凝固而堵上了缺口,為後續的搶險爭取了寶貴的時間,避免了像日本福島事件一樣不可收拾。最關鍵的是"核電寶"的工作原理使核燃料的利用率更高,傳統的反應堆只能利用慢中子與鈾-235發生反應,而鈾-235在整根燃料棒中只有3%;"核電寶"利用的卻是快中子,能夠與燃料棒中佔97%的鈾-238反應,這正是"核電寶"擁有"保用"30年的底氣。

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