江南造船廠官宣全球最大核動力船，軍迷秒懂，福建艦后面有驚喜？

在2023年12月舉辦的中國國際海事技術(shù)學(xué)術(shù)會和展覽會上，我國江南造船廠官宣將生產(chǎn)全球最大的核動力船，即KUN-24AP型核動力集裝箱船。

該核動力集裝箱船長度達(dá)到400米，可以裝載2.4萬個(gè)集裝箱，預(yù)計(jì)一次性可以運(yùn)輸24萬噸的貨物。

對于這個(gè)世界上最大也是第一款核動力集裝箱船，有軍迷表示秒懂，并認(rèn)為江南造船廠在造了福建艦后還有驚喜，要生產(chǎn)中國的核動力航母。

KUN-24AP型核動力集裝箱船的概念圖

核反應(yīng)堆問題

對于江南造船廠的這艘核動力集裝箱船以及我國的核動力航母，我們需要先了解一下這艘集裝箱船的核反應(yīng)堆問題。

目前市面上的核動力船只，不管是核動力航母還是核動力破冰船，基本用的都是壓水堆（早期核動力船用的是沸水堆）。

但是江南造船廠的這艘核動力集裝箱船，用的是釷基熔鹽堆。

釷基指的是它的核燃料材質(zhì)，常規(guī)核反應(yīng)堆都是用鈾元素作為核燃料，但是該反應(yīng)堆用釷作為核燃料。

常見的鈾元素裂變反應(yīng)

常規(guī)壓水堆以輕水作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)以及一回路的冷卻液，在技術(shù)上通過對輕水的加壓提高它的沸騰溫度，使得輕水不沸騰（和沸水堆最直接的區(qū)別），從而提升它的熱傳導(dǎo)效率。

熔鹽堆則相當(dāng)于把壓水堆中的輕水換成了高溫液態(tài)熔鹽，以高溫液態(tài)熔鹽作為核反應(yīng)堆的熱傳導(dǎo)介質(zhì)以及冷卻液。

和傳統(tǒng)壓水堆相比，熔鹽堆更加安全、熱傳導(dǎo)效率高，并且耗水量更少。

常規(guī)核反應(yīng)堆中的輕水或重水，只能在一回路中充當(dāng)冷卻液的作用。

壓水堆結(jié)構(gòu)圖

到二回路系統(tǒng)時(shí)，還是要用不參與熱傳導(dǎo)的水作為冷卻液，這也是為什么常規(guī)核電站都建在海邊或者大河邊。

但熔鹽堆中的熔鹽高度參與熱傳導(dǎo)工作，能夠?qū)⒁换芈废到y(tǒng)中更多的熱量帶出來并傳遞到以發(fā)電機(jī)組為核心的二回路系統(tǒng)中，所以不再需要額外的冷卻液。

因此中國，乃至全球的首個(gè)熔鹽堆，直接建在了甘肅武威這樣的內(nèi)陸干旱地區(qū)，未來這些熔鹽堆還可能進(jìn)駐新疆的沙漠地區(qū)。

不過熔鹽堆也不是沒有缺點(diǎn)，那就是技術(shù)門檻太高。

釷基熔鹽堆概念圖

中國的釷基熔鹽堆以釷作為核燃料，在實(shí)際產(chǎn)生能量的過程中靠的還是鈾。

釷基熔鹽堆中的釷通過中子轟擊，從釷232變成了釷233，經(jīng)過β衰變變成鈾233后參與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

這個(gè)過程相較于直接用鈾元素的壓水堆多了一道工序，而這道微觀層面的工序帶來的是數(shù)不盡的技術(shù)難題。

并且這是人類第一次商用釷基熔鹽堆，所以還會不會出現(xiàn)什么新的問題，也是目前我們不了解的。

中國為什么搞釷基熔鹽堆

現(xiàn)在問題來了，釷基熔鹽堆在技術(shù)上門檻更高，中國為什么還要搞釷基熔鹽堆？

其中有兩大原因。其一是經(jīng)濟(jì)原因，中國是一個(gè)貧鈾國，卻是一個(gè)富釷國。

地球上的釷主要集中在南亞次大陸，由此印度的釷儲量排世界第一，中國靠著主要集中在云南的釷礦，在釷儲量上排世界第二。

第二大原因就是安全原因了。常規(guī)壓水堆直接使用鈾作為核燃料，而鈾核反應(yīng)堆是能自己進(jìn)行裂變反應(yīng)的。

一旦核反應(yīng)堆失控，很容易出現(xiàn)核反應(yīng)堆熔毀的問題。

福島事故就是核反應(yīng)堆失控導(dǎo)致堆芯融毀

釷基熔鹽堆雖然多了一道將釷232變成了釷233，然后讓其β衰變變成鈾233的工序，但也因?yàn)檫@道工序，使得釷基核反應(yīng)堆更加可控和安全。

因?yàn)橐屸Q232變成了釷233，需要用中子源不斷轟擊釷232。

一旦出現(xiàn)事故，只要快速撤掉中子源，整個(gè)核反應(yīng)堆就會冷卻下來。

釷基熔鹽反應(yīng)堆出現(xiàn)事故，最惡劣的情況也不過是出現(xiàn)一些帶著高輻射的固體釷塊，根本不會出現(xiàn)福島核電站這種核反應(yīng)堆直接融進(jìn)地心，然后不斷產(chǎn)生核污染水的情況。

福島核事故

在這種基礎(chǔ)上，中國的核動力船用釷基熔鹽堆，自然是比用壓水堆更好的選項(xiàng)。

目前只有中國成功造過能用的釷基熔鹽堆，自然也只有中國有資格把釷基熔鹽堆搬到船上去。

在江南造船廠已經(jīng)決定造釷基熔鹽堆的核動力集裝箱船的情況下，中國的核動力航母也可能用的是釷基熔鹽堆，這將是比美國福特級核動力航母的核反應(yīng)堆先進(jìn)至少一代的動力系統(tǒng)。

福特級航母用的依舊是壓水堆

釷基熔鹽堆可能帶來全核動力艦隊(duì)

并且釷基熔鹽堆在軍用路線上有一個(gè)非常顯著的優(yōu)勢，那就是它可以小型化。

可以小型化也就意味著可以用在護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦等“小型艦艇”上。

當(dāng)年美國嘗試過搞全核動力艦隊(duì)，把艦隊(duì)里面的巡洋艦和驅(qū)逐艦全換成核動力的。

但一來這樣的艦隊(duì)成本爆炸，二來核動力巡洋艦和核動力護(hù)衛(wèi)艦，在戰(zhàn)斗力上反而比常規(guī)動力更低。

美國的全核動力艦隊(duì)

因?yàn)楹朔磻?yīng)堆體積太大，會嚴(yán)重?cái)D占軍艦上的空間。在10萬噸級的航母上核反應(yīng)堆的體積問題還不顯著，但在排水量只有4000~8000噸的護(hù)衛(wèi)艦和巡洋艦上，核反應(yīng)堆的體積問題就相當(dāng)要命了。

所以之后美國也只造核動力航母，上世紀(jì)60年代搞了一次核動力艦隊(duì)后，就再也沒有嘗試過。

然而中國的釷基熔鹽堆帶來了變數(shù)，如果它真的能上船，那么憑借其小型化的優(yōu)勢，是可以用在護(hù)衛(wèi)艦和驅(qū)逐艦上的。

這也就意味著中國之后可能生產(chǎn)核動力054型護(hù)衛(wèi)艦和核動力055大驅(qū)。

中國未來的驅(qū)逐艦可能是核動力的

并且這樣的核反應(yīng)堆還可以廣泛運(yùn)用于像補(bǔ)給艦這樣的船只上，讓補(bǔ)給艦之后只承擔(dān)補(bǔ)給彈藥、燃油和淡水的任務(wù)，不必?cái)y帶大量燃油。

這對中國艦隊(duì)的巡航能力來說，是一次徹底的革命。