中国要造巨型核动力航母还面临哪些难关

军武

从中国海军近期服役舰艇的情况来看，除了新型核潜艇，国人最翘首以盼的恐怕就是003 号航母了。从辽宁舰和山东舰，再到003 号，中国航母的发展脉络十分清楚，即朝向大型化发展，这无疑也对应了未来中国海军的深蓝化远海战略。但发展核动力航母技术，还面临很多难关。

顶级强国，航母必须越大越好

航母的规格从吨位来看，大体可以分为小型、中型和大型。作为最吞金的武器之一，航母的建造、维护乃至战斗力形成，都让多数国家望而却步，因此，一些国家只能选择建造中小型航母甚至以两栖攻击舰一类准航母作为替代品。但对于真正的海军强国而言，规格太低的航母往往价廉物不美，难以满足其海权战略需求。

曾在三艘不同航母服役，并指导福特级航母概念设计的美国海军上校兼海军技术资深工程师塔尔伯特曾专门撰文阐明大型航母的作用。第一，中小型航母或大型两栖攻击舰无法起降E-2D这样的固定翼预警机，而此类预警机的雷达作用范围往往超过海基宙斯盾的数倍，而且预警机的移动速度更远超舰艇航行速度。这样一来，航母战斗群指挥官即可根据预警机的判断掌控战区内所有敌我单位的情况，进而最大程度避免可能带来严重隐患的战场迷雾。

第二，大型航母可以携带的舰载机数量甚至堪比两艘中小型航母，即便搭载同型号战斗机，大型航母在总体运用上的优势也很突出。因为大型航母的战斗机停靠点和机库容量优势很大，可以在多数时间段让舰队上空的防御战斗机和打击敌目标的空中编队都保持较大规模。而多艘小型航母就算战斗机之和与之接近，不同航母的航空队在起降和飞行任务协同上也要面临大得多的难度，对特定任务区域的控制程度自然明显不如大型航母上单一编制的航空联队。

第三，大型航母余量很大，可以在紧急情况下容纳其他航母的人员和飞机，对各类军用航空器也有更多的选择余地。例如在打击得到新型防空武器的极端组织时，美军临时为舰载航空兵快速增设了更多的电子战机，而这是中小型航母难以完成的。大型航母在弹药库容量上，同样优势明显，例如一艘尼米兹级航母可携带的各类弹药超过一艘两栖攻击舰的23倍。

核动力航母有什么优势

早在1958年，世界第一艘核动力航母“企业号”就动工建造。自20世纪70年代开始，美国航母在巨型化的同时又真正实现了核动力化，这种趋势一直维持到今天。早在尼米兹级航母定型前，美军就曾通过比例仿真模型和计算机对比了核动力和常规动力航母，并从中发现常规动力航母的发展瓶颈很难突破。一般而言，航母要想有效作战，速度不能低于30节。随着吨位的提升，航母动力装置也必须跟着发展，但在常规航母上，这种发展的结果往往就是动力装置所占面积飙升，而且航母还要规划出相当区域用于储备自身所需燃料，进而直接影响机库和弹药库的面积。这样一来，吨位的增长就几乎没有从本质上提升航母的战斗力。非但如此，常规动力航母大量的燃料消耗也会导致频繁的海上补给，而此类作业往往需要补给舰和航母同时降低速度，这在战时无疑会让自身的防御力大大降低。

反观核动力航母，它的动力来源为原子反应堆，理论上可以提供无限的续航力。这样一来，航母就不用考虑自身燃料补给，内部空间也由此大大得到释放，即便在和补给舰对接时，补给的种类也大大降低。由于不再需要烟囱，核动力航母的舰岛位置自然也无须迁就推进装置的布局，并且可以大大降低体积，以便让升降机位于舰岛前方，并在甲板下增设新的弹药准备区域。从设计上看，这也利于降低弹药爆炸的可能性。

核反应堆技术是核动力航母发展的难关

舰艇核动力装置的原理，就是反应堆输出热能，将锅炉内的液态水烧开，产生蒸汽，最终驱动蒸汽轮机，进而带动传动轴螺旋桨，使得舰艇在海中前进。从本质上看，这就好比一个采用反应堆炉子的蒸汽轮机动力系统。但这看似简单的原理，却成为很多国家根本无法战胜的技术高峰，哪怕它们中有的曾经拥有了核潜艇反应堆技术。法国就是一个十分典型的案例。

“戴高乐号”采用了两台凯旋级战略核潜艇使用的K-15D反应堆，其输出功率却仅为150兆瓦。因此，尽管“戴高乐号”的吨位远低于美国核动力航母，但其最大速度也很难超过27节。更让法国头疼的是，这艘航母还以频繁的动力系统故障而闻名于世。数字化模型显示，核潜艇的反应堆如果用于吨位大得多的航母，就至少需要4～5个，这无疑要占据航母上大块宝贵的空间，进而让核动力航母失去原本的优势，然而这还只是麻烦的开始。

反应堆数量增加后，辐射量必然会增加，因此辐射屏蔽措施就必须到位，但这就意味着其他相关设备也要迅速跟进，进而再度占据航母上的空间。而且多台反应堆之间的协调也难免会存在很大的操纵难度，一旦配合不到位，就很可能发生事故。即便是单台核潜艇用反应堆提升功率后再配备到航母上，也必然要在散热、安全、热交换等方面再度设计，难度几乎超过彻底设计新的航母专用反应堆。毫无疑问，这种先天就存在严重问题的设计完全弊大于利，而中国也应当引以为戒。

发展核动力航母，中国有什么成就

中国海军目前的航母力量发展还处于起步阶段，但独立建造航母这一门槛，中国已经跨了过去。以长兴造船厂为例，此地四年就完成了17个舾装码头、4个大型民用船坞，厂区面积近600万平方米，并开辟了 3 条大型生产线。这里的船台能够满足常见的数十万吨超大型货轮建造要求，自然也可以满足航母建造要求。自2018年开始，这里又出现了轨道长上千米、总重量达1 600吨的超大型龙门吊，其作业范围几乎可以覆盖总装场地。

然而建造核动力航母的第二道门槛，中国却很难快速跨过去，这就是高性能反应堆。大型航母吨位巨大，但内部空间依旧要绝对优化，所以理想的航母专用反应堆就要同时做到能量强、体积小、可靠性高。让人欣慰的是，“玲龙一号”这种小型反应堆给出了一个较为理想的答案。

作为一种模块化设计的小型反应堆，“玲龙一号”的尺寸得到了最大程度的压缩，其高度约为14米，宽度约为10米，与美国航母使用的反应堆一样，所占面积远低于常规动力航母使用的柴油机、燃气涡轮机、蒸汽轮机等常规主机。非但如此，“玲龙一号”的能量也很强悍，其额定热功率可达385兆瓦，电功率则为127兆瓦。与之对比，美国尼米兹级航母使用的A4W反应堆虽然额定热功率高达550兆瓦，但电功率仅为100兆瓦，福特级航母使用的最新型A1B反应堆的电功率也只有125兆瓦。因此，从能量上看，“玲龙一号”甚至反超了美国的两大同类对手，理论上也可以节省出更多电能，并反过来用于电磁弹射作业。

更重要的是，作为第三代小型反应堆，“玲龙一号”的安全系数很高。“玲龙一号”依靠空气对流将热量从堆芯导入钢制安全壳，再通过安全壳导入大气，进而实现自然冷却，即便在最坏的情况下也不会发生融堆事故。借助五道纵深防御措施，“玲龙一号”不需要能动的安全壳喷淋和再循环系统，即便在事故后长期不手动干预，堆芯也能得到保护，其安全蓄电池还能提供72小时不间断供电。因此，“玲龙一号”发生核事故的概率，已经大大低于美国和法国的同类反应堆，甚至由此成为世界首个通过国际原子能机构通用反应堆安全审查的先进小型反应堆。

为什么国产反应堆不能用于航母

“玲龙一号”的致命缺陷，是其核燃料丰度太低。核燃料丰度，就是其中的核物质浓度。目前国内外常见的民用核燃料的丰度一般低于20%，即低浓度铀，它们在任何情况下都不会发生核爆炸。而如果丰度超过20%，辐射量和不稳定性都会大大提升，进而纳入军用核燃料的范畴；如果丰度超过90%，即可用于制造核弹。美国尼米兹级航母使用的A4W反应堆丰度可达66%左右，而福特级航母的A1B反应堆丰度高达97%，相比之下，“玲龙一号”的丰度仅为3%～5%。如果一艘核动力航母的反应堆丰度不足，必然会导致其释放的能量不足，进而严重影响航母本身的动力甚至出勤率。反之，反应堆丰度较高固然有其危险性，但也可以让航母的动力得到更大能量，如福特级这样的航母理论上甚至无须专门更换燃料。美国第一艘核动力航母“企业号”的A2W反应堆丰度仅为6%，这就导致“企业号”不得不频繁大修以更换燃料，有时两次大修间隔仅为五年，而一次大修耗时长达2～3年，这也严重影响了该舰的出勤状况。

核动力航母如果要更换燃料，就要把舰体结构小心翼翼地分层切割开，才能更换内部的反应堆燃料，更换后同样要缜密地一层层将其缝合焊接起来，工程量之大、工期之长自不消说，而且谁也无法保证绝对不会出现安全问题，因此此类工程自然越少越好。所以，如果贸然将现阶段的“玲龙一号”用于航母，就只能重演当年老“企业号”和法国“戴高乐号”的窘境，甚至由此严重影响中国海军航母力量的战备执勤。而如果将“玲龙一号”这样的小型反应堆丰度提升到福特级航母的水平，需要耗费一个中等城市的用电量。所以，只有早日解决反应堆丰度问题，国产巨型核动力航母才真正有希望。