核航母即将要来了?中国24000TEU级核动力大型集装箱船公开

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核航母即将要来了?中国24000TEU级核动力大型集装箱船公开

来源:品牌对话 发布时间:2023-12-11 10:12

  【导读】这几天,关于中国船舶集团有限公司下属江南造船集团有限责任公司在2023年度中国国际海事技术学术会和展览会上正式发布的、全球首款、世界最大的24000TEU级核动力集装箱船船型设计的讨论,正在网上发酵。

  据《中国船舶报》的报道,该24000TEU型核动力集装箱船,使用了由中国自主研发的、第四代钍基熔盐反应堆设计,具备核动力装置总成回路压力较低、安全性较好的优点。而在推进系统上,24000TEU核动力集装箱船则使用了全电推进方案,双电机驱动双轴双桨,装机功率大,航速高,操纵性好。

  总而言之,该型集装箱船(型号为KUN-24AP)无论是在总体设计上,还是在性能上,都达到了国际先进水平。

  此事为何会引发军迷热议

  对于这款24000TEU大型集装箱船的总体设计和发布,军迷们的聚焦点,毫无疑问集中在了它的动力系统上:

  毕竟一方面,这是世界上继美国、德国、日本和苏联/俄罗斯之后,第五个提出核动力货轮技术方案的国家。且相比其它国家那些不太成功的核动力货轮设计,比如美国的“萨凡纳”号、德国的“奥托哈恩”号、日本的“陆奥”号等等。

  由江南造船厂提出的24000TEU核动力集装箱船方案总体设计先进,尤其是在关键的反应堆部分可靠性较高,安全性较好,整体技术性能远远超过这些老设计。可以说,是整体性能最好的核动力集装箱船设计。

  1962年前往西雅图世界博览会的途中的美国“萨凡纳”号

  另一方面,更为重要的是,既然是“船用核动力装置”,那么就不得不引人联想。毕竟按照我们一般的认知,要建造核动力军用战斗舰艇,一般是从陆上模式堆开始,然后过渡到实际装船,而实际装船也先要从民用船舶开始,比如俄罗斯的舰用核反应堆都是先安装在破冰船上。

  中国下一代核动力航空母舰想象图

  那我们可以先安装在集装箱货轮上,在集装箱船上进行充分运用之后,再将装置的军用版本安装在军用大型战斗舰艇上,最起码从技术路线的角度上来说理应如此。还有军迷干脆认为,这个24000TEU核动力集装箱船,和大型军用战斗舰艇,在吨位上其实有的一比,那么完全可以做到“并行设计”,用民用集装箱船作为“影子设计”,来设计军用舰艇。

  是核航母试验船吗

  事实确实如此?大伊万前几天刚看到相关新闻的时候,确实一度认为,这款24000TEU核动力集装箱船的设计,可能是中国军用、民用水面船舶核动力装置研发上的一个重要里程碑。但后来发现情况似乎并没有这么简单,就从这款KUN-24AP型集装箱船本身核动力装置的性能上来说好了。

  根据《中国船舶报》的报道,该型核动力船舶使用的,是第四代钍基熔盐反应堆。该型反应堆的基本原理,是利用了钍-233的裂变核反应,也就是使用中子源轰击钍-232,使其吸收一个中子,变成钍-233。由于钍-233易衰变,在β衰变后变成裂变材料铀-233,自此产生反应堆能量。产生能量后,核反应堆的一回路使用氟化盐作为介质,经过二回路氟化盐冷却后,再传递给使用纯水或者二氧化碳作为介质的三回路,从三回路导出热量给汽轮机用于发电,发电后再带动电动机通过传动轴系,带动螺旋桨推进。

  从整体设计上来说,钍基熔盐反应堆的优势在于几点:其一是对于压力容器的要求比较低,其二是没有堆芯熔毁的危险,其三是反应堆产物相对比较安全。因此相对于传统的以浓缩铀为主要反应物质的压水反应堆,钍基熔盐反应堆的技术优势主要包括安全性高、适应性好、在较为缺水的内陆也可以建造等优势。目前,我国在内陆地区已经建造的试验性钍基熔盐反应堆发电厂,就是这一技术优势的具体表现。

  但是,钍基熔盐反应堆的问题也并非没有,最大的问题在于它使用的回路介质是氟化盐。这一介质对于压力容器和回路管路的腐蚀性非常强,这导致反应堆的大修间隔会比较短,目前我国在内陆地区建造的钍基熔盐反应堆功率暂时还比较低,氟蚀问题还相对容易解决。而作为船用反应堆,一方面要解决反应堆内压力容器和回路管路的氟蚀问题,另一方面还要解决海上运行产生的盐雾腐蚀问题,难度可谓是直线上升。

  我们还是回到中国船舶报的官方报道,根据报道称,此次推出的KUN-24AP型24000TEU核动力集装箱货轮,在采用第四代钍基熔盐反应堆的情况下,其大修换料间隔大约10到15年。这个数据怎么说呢,对于民用船舶来说,不好说到底好不好用,但是对于军用战斗舰艇来说这个换料间隔确实有些太短了。

  毕竟,根据美国海军“尼米兹”级航空母舰的大修间隔,“尼米兹”级航空母舰上所使用的A4W型压水反应堆,其换料大修(RCOH)周期长达24年。一次换料大修时间根据美国海军的标准需要39个月,326.7万工作日,一般在航母服役的第23年开始实施。在此期间,航母有长达3到4年的时间必须呆在船坞内,切割船体,拆除旧有的核反应堆,将新的核反应堆吊装进入船体等,航母的正常训练和执勤都受影响。

  如何提高航空母舰的RCOH周期,确保航空母舰在服役周期内的在航率和妥善率,一直都是美国海军在军用核反应堆研发中的重中之重。目前,最先进的CVN-78“福特”级航空母舰的A1B型舰用核反应堆,据称堆芯寿命已经做到了50年,可以确保“福特”级航母在全服役周期内,都可以不用进行RCOH大修。也就是说,人家在整个服役生涯内都可以不用切割船体、更换核反应堆等。

  美国“福特”号航空母舰

  相比之下,我们的船用钍基熔盐核反应堆,目前还只能做到10到15年换料大修。对于一艘货船来说,这个成本和在航率到底行不行咱们不做评论,但是对于一艘军用战斗舰艇来说,这个换料大修间隔显然是难以满足要求的——等于是这艘船每15年就得有3年的时间在船坞里呆着,人家50年的服役周期要么换料一次,要么根本就不需要进行换料;我们得换料两次,白白比人家少服役6到8年时间,无论是时间成本还是运行成本都是难以接受的,更将对部队的正常战备值班产生巨大的影响。

  同时,这还没有考虑到民用核反应堆是否符合军用规格的需求。毕竟民用核反应堆的极限工况、抗损性能等,必然和军用核反应堆完全不一样,这中间必然会有大量长时间的测试和认证需要做,做完了之后才能获得民用转为军用的许可证。即使不考虑到钍基核反应堆的换料时间问题,要从民用核反应堆改军用也必然是一个漫长的过程。因此,此次我们在国际海事技术展览会上发布的民用核反应堆,它真的是用在核动力集装箱船舶上的民用堆,和军用舰用反应堆关系不大。

  小结

  所以,在明确了钍基熔盐核反应堆的技术特点和性能之后,咱们就能明确,目前该类型的核反应堆,是一种比较好的民用核反应堆,但是作为军用反应堆明显还差点儿意思,想用来制造核动力水面战斗舰艇显然是不可行了。其实,不仅仅是核动力水面战斗舰艇,就算是民用集装箱船,使用核动力装置作为动力组,也要面临着比较大的问题。

  从历史上曾经建造过核动力货船的国家来说,美国的“萨凡纳”号核动力散货船虽然设计比较成功,但是由于制造和运行成本高企,最后没有持续建造;德国的“奥托哈恩”号核动力矿砂运输船则由于欧洲环保组织持续反对,几乎每一个港口都把它拒之门外,不得不放弃了核动力装置,改为使用常规动力运行;而日本的“陆奥”号则同时面临着核反应堆设计不可靠、日本当地渔业协会反对等问题,最后也没有运行下去。

  唯一运行的比较成功的,也只有俄罗斯的核动力破冰船了,只不过,俄罗斯的核动力破冰船都依托本土的北极港口运行的,基本上不往国外跑。而且北极地区地广人稀,可以将发生核异常情况的附带损失降低到最低限度,这种优势对于其它国家的民用船舶来说,毫无疑问是基本上不具备的。

  江南船厂公众号发布的图片

  因此,咱们目前推出来的KUN-24AP型24000TEU核动力集装箱船,从完成总体设计,到真正投入运行,中间需要做的工作还有很多。比如船员的涉核操作认证,比如怎样让其它国家的港口肯接受核动力货轮,比如怎样在新能源、生物能源船舶面前保持自己的绿色能源优势等……这方面,我们的核动力集装箱船所能做的还有很多,路也还很长,希望我们的核动力船舶好运吧。

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