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為何必須發展核動力航母?1961年美國全球航行,如今更加黑科技

2019-10-09 19:01 已圍觀152次 來源:湖南科技網 編輯:張馨予

核動力航母和常規動力航母其實本質上都是蒸汽輪機驅動,而蒸汽輪機說句不好聽的就是高級版燒開水,隻不過一個是用油爐燒開水,另一個則是用原子爐燒。常規動力航母的油一般是熱值較高,安全性高,廉價的石油副産品重油,而所謂核動力原子鍋爐則是利用核反應堆進行鈾235燃料棒的裂變反應釋放熱能,加熱鍋爐。

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(航母蒸汽輪機動力原理)

既然都是燒熱水,我們隻需要比較二者之間所能釋放的能量多少就能直觀的得出結論。一千克鈾235所能釋放的能量值約為8.2×10 ^13,相當于2700噸煤炭燃燒所釋放的能量,而一千克煤約釋放29MJ能量,而一千克重油約釋放31MJ能量,所以一千克鈾235燃燒後釋放的能量約等于2000噸重油!也就是說一艘常規動力航母即使裝載1萬噸燃油,其實也不過相當于核動力航母的5千克鈾235而已!兩者差距,可以說是天壤之别!

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(核裂變)

以我們最熟悉的遼甯艦為例,它的動力為4台國産化的TB-12蒸汽輪機和8台增壓鍋爐,采用四軸四槳推進,總功率約20萬馬力。遼甯艦的燃油艙最多能夠搭載約8000噸重油,在以32節的最高速度航行時,能夠一次性航行約3850海裡(7130公裡),而以18節的經濟航速航行時,它的續航力能夠達到7000海裡(1.3萬公裡)。這樣的續航力已經足夠遼甯艦在西太平洋的廣大海域盡情馳騁,但是如果要進行全球部署作戰,即使搭配上最新的901型補給艦進行伴随燃油補給,仍舊是有些力不從心!

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(遼甯艦)

而反觀動力充沛的核動力航母則完全沒有燃油短缺的顧慮!世界上第一艘核動力航母為美國在1961年服役的“企業号”航母,它的标準排水量約7.5萬噸,采用8座A2W壓水反應堆,4台威斯汀豪斯蒸汽輪機,驅動四個重量達到29噸的大型螺旋槳推進,總動力達到了28萬馬力!也正是因為這樣充沛的動力,企業号航母的最高航速達到35節,是世界所有航母之最!

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(航母用壓水反應堆)

一般來說,航速越高,單位時間能耗就越高,航母的續航性就大打折扣,因此大部分常規動力航母在非作戰情況下都是采用比較慢的經濟航速航行,目的就是省油!而對于核動力航母而言,它的能量幾乎相當于無限,所以無所謂什麼巡航速度和最高速度,隻要開心,可勁造就完了!1969年,企業号航母,長灘号和班布裡奇号核動力巡洋艦、海狼号核潛艇進行了為期65天的環球航行,整個航程超過3.5萬海裡,全程不僅沒有進行任何燃油補給,而且幾乎都是在以20節以上的高速進行奔襲!

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(企業号核動力航母環球航行)

而企業号的動力其實遠遠不止于此,一般來說,民用核電站的核燃料鈾235的豐度都在3%左右,因此即使是核電站,一次也要裝填幾噸的燃料棒,而航母内部空間狹小,裝填拆解核燃料的難度大,成本高,因此都是直接使用豐度在30%以上的高豐度濃縮鈾。企業号的核反應堆核燃料豐度在40%左右,每座反應堆初次裝填約300公斤核燃料,也就是一共有120公斤左右的鈾235有效燃燒成分,企業号一共有八座核反應堆,總共擁有960公斤鈾235,約等于192萬噸重油!也正是因為這麼充足的能量供應,企業号在20節的高速下,續航裡程依舊可以達到驚人的40萬海裡!即使在美軍航母各種高強度的全球任務部署下,企業号的第一鍋核燃料也用了将近15年之久!

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(庫爾斯克号核動力潛艇的燃料棒)

由于企業号八座反應堆太過于占據艦體空間,以後的尼米茲級和最新的福特級都減少為兩座反應堆的布局。雖然反應堆減少,但是續航能力并沒有降低,福特級已經開始采用豐度在90%以上的武器級鈾,裝填的燃料減少了,但是鈾235的量卻變相增加了,續航力也大幅提升。據說福特級使用的A1B壓水反應堆已經可以做到全壽命不用更換燃料,續航力提高到百萬海裡的級别!常規動力與核動力的巨大差距一目了然,因此我們能做的就是加快核動力航母的建造服役,因為我們的征途是星辰大海!

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