釷基液態燃料熔鹽堆：中國10萬噸核動力航母的關鍵詞_風聞

呃，不是剛説要大造65000噸常規電彈航母，怎麼又説10萬噸核動力航母了？沒錯，這是既要又要，不是非此即彼。不僅形成有用的高低搭配，還在關鍵的過渡期就形成足夠的數量。數量本身就是質量的一部分。

在不久前的2023年中國國際海事技術學術會和展覽會上，中船集團江南造船發佈了全球首型、世界最大24000TEU級核動力集裝箱船船型，並獲得挪威船級社（DNV）頒發的原則性認可證書。

消息傳出，人們將信將疑：集裝箱船有必要核動力嗎？各國商港讓進嗎？

也有敏感的人們馬上意識到：這可能是核動力航母的幌子。但馬上有敏鋭的人們指出，換燃料週期只有15-20年，在航率會成問題。

還有人質疑：釷堆功率密度低，上艦的體積和重量太大。

這些都是有道理的質疑，但是還是有一個但是。

核反應堆的主流是鈾堆，主要堆型是壓水堆。壓水堆用水作為冷卻劑，為了避免水在循環管裏沸騰，管路壓力需要很高，一回路壓力在150大氣壓，可保證水在343C下依然不沸騰。二回路的壓力降低到70大氣壓，温度也降低到260C。相比之下，發電的超臨界機組可達250大氣壓，温度高達500C。顯然，壓水堆在本質上限制了工作温度和熱效率，並非理想，但是最成熟的。

由於工作壓力很高，加上放射性屏障，壓水堆的殼體非常厚重，什麼先進技術也迴避不了這個問題。“尼米茲”級的兩台A4W壓水堆各重635噸。釷堆如果因為功率密度低而更加笨重，確實是大問題。

釷堆很有潛力，但現在還在研究中，並無商業運作的釷堆，更無釷堆上艦的先例。

釷堆有熔鹽堆和球牀堆，現在的主流是熔鹽堆。

熔鹽堆，顧名思義，採用熔鹽。熔融狀態的鹽在形狀上好像火山岩漿，具有很高的熱容量，是非常好的傳熱介質和載熱體。熔鹽堆有多種形式，可以將釷燃料做成傳統的燃料棒，但主流是將釷燃料溶解於熔鹽中，所以也稱液體燃料。燃料熔鹽可以是循環的，也就是説，釷燃料在反應堆裏“燃燒”後流出，通過化學處理、去除雜質後，再次流入反應堆參加“燃燒”；或者是靜態的，封裝在反應堆內，只在堆內循環流動。

典型熔鹽堆示意圖。冷凍閥是本質安全的關鍵，一旦核反應失控，熔鹽温度過高，冷凍閥融開，燃料熔鹽自動流入緊急排放罐，堆內核反應自動停止；低放射性的釷燃料不足以自我維持鏈式反應，在罐內也由於熔鹽降温而自動凝固，不會造成泄漏和放射性危害

中國熔鹽堆示意圖

冷卻總是用熔鹽。燃料熔鹽流動構成一回路，冷卻熔鹽流動構成二回路，然後通過換熱器加熱三迴路，三迴路的工作介質可以是水，也可以是二氧化碳、氫氣等。在江南造船的設計裏，三迴路用超臨界的二氧化碳驅動發電機。

鈾燃料棒需要一定的丰度，才能使用足夠長的時間，“尼米茲”級的換燃料週期為24年。普通鈾堆用低濃縮鈾，一旦爆炸，只是髒彈；“福特”級用高濃縮鈾，達到武器級濃度，一旦爆炸，就是貨真價實的原子彈，但可以50年不用換燃料，基本上就是可以一直用到退役都不換燃料了。因此，鈾燃料棒都是封裝在反應堆內的，換燃料很麻煩。

但釷基熔鹽堆不管是循環的，還是靜態的，燃料熔鹽是可以流動的，因此添加、更換釷燃料比鈾堆要簡單得多，並不需要切開反應堆。釷燃料的放射性也比鈾燃料低得多，即使是鈾釷混合燃料，也是低濃縮鈾佔小頭，釷佔大頭，放射性與壓水堆的固體燃料棒不可同日而語，也有利於更換、添加釷燃料。

也就是説，15-20年“加一次油”雖然不像汽車加油那麼雲淡風輕，但不需要像RCOH那麼大動干戈，動輒3-5年“擱淺”在船塢裏。

由於壓力大大降低和本質安全（不可能出現堆芯燒熔），堆殼重量可以大大降低，對沖功率密度降低的缺點。

但熔鹽堆的好處也是顯然的。根據公佈的數據，甘肅武威的2MWt液態燃料釷基熔鹽實驗堆燃料熔鹽的進口温度為630C，出口温度為650C；冷卻熔鹽的進口温度為560C，出口温度為580C。顯然，熱工參數大大高於壓水堆，達到超臨界發電需要的温度，即使三迴路“燒水”，也可以達到工業熱電級的熱效率，而不是傳統核電相對“温吞水”的熱效率。

高得多的熱工效率也意味着更加緊湊的動力機組，同樣對沖釷堆功率密度低的缺點。

釷燃料還有價格大大低於鈾燃料的優點，來源豐富，現在是當作採礦廢料拋棄的，要處理還嫌低放射性麻煩。但釷其實是寶，只是以前沒法利用起來。

也就是説，釷基熔鹽堆可能是艦船核動力的新方向，比“福特”級的高濃縮鈾堆要先進一代。這不是畫餅充飢，江南已經在強烈暗示了。

從理論上的先進到實用上的先進，需要實驗堆，尤其要在實踐中認識熔鹽的腐蝕性和解決辦法。“可巧”，國家核安全局在6月頒發了甘肅武威的2MWt液態燃料釷基熔鹽實驗堆的運行許可。據報道，接下來首先要進行一段間隙運作，然後過渡到連續運作，實驗堆的設計壽命8-10年。在時間上，趕得上005嗎？不知道。005需要趕嗎？也不知道。

武威釷堆當然是為和平利用原子能而設計運行的，但誰説不能民轉軍呢？

用到核動力航母的話，那就真是領先美國一代了。

核動力航母海試有必要的。核動力的無限航程其實不重要，艦載機的燃油、護航艦隊的燃油都需要補給，光核動力航母自己裸奔是沒用的。電彈也不是隻有核動力才能提供的，003就不是核動力。電彈需要的是很大的峯值功率，這要靠儲能解決，而不是發電能力。核動力解放了大量的空間和容積，可用於艦載機燃油和彈藥，這是實質性提高戰鬥力的。

常規動力到85000噸就差不多到頭了。更大的噸位對常規動力的壓力太大，大量增加鍋爐將過度佔用艦上的噸位和容積，得不償失。美國在60-70年代早就研究過這個問題。但更大的噸位是需要的，甲板更加寬大，出動率更高，艦載航空燃油和彈藥也更多。核動力也降低海上補給的壓力，尤其是噸位增加到10萬噸的話，否則補給艦、艦隊油船光支持航母了，其他需求都無暇顧及了。

上馬核動力航母與65000噸常規電彈航母矛盾嗎？不矛盾。

首先，造價差別依然存在，用數量平衡質量永遠是建軍的王道。其次，釷堆技術成熟還需要時間。這不是解決了理論和設計問題就可以大幹快上的。釷基熔鹽堆最大的技術難題是腐蝕性，熔鹽具有很高的腐蝕性，帶放射性的腐蝕性更難伺候。即使技術上認為解決了，也需要足夠的時間來檢驗，不能僥倖心理。回到鈾堆當然技術更加成熟，但鈾堆RCOH的問題又回來了，這才是彎路。

在這段時間裏，大造相對低成本的65000噸常規動力電彈航母作為過渡，待核動力航母入伍時，也可以高低結合，既要質也要量。用空軍做比照，沒有因為有了殲-20，就不要殲-10C、殲-16了。各有各的用處。

大造003/004當然也是選項，但一有造價高得多的問題，二有電彈出動率實際上不比65000噸高多少的問題，作為高低搭配的低端，有點太豪華了。

到2040年，“遼寧”號和“山東”號應該接近服役後期了，但核動力航母也該就緒了，期間則造4-6艘65000噸常規電彈航母（相當於常規動力的法國下一代PANG航母，戰鬥力並不弱）填補，再加2艘已經成熟的003、004，這是很可觀的戰鬥力了。

在海軍戰略裏，存在是很重要的。不能做到存在，就談不上海軍戰略。中國海軍曾經在南海存在，所以太平島稱為太平島，成為中國的南海國土，儘管眼下在台灣當局控制之下。同樣的還有東沙羣島。中業島也一樣，但1971年因為颱風而撤出，沒有及時返回，就被菲律賓佔領了。要是中國海軍在70年代就能在南海有現在一樣的存在，南海問題就簡單得多了。

航母是最強大、最有效的海上存在。

在西太平洋、南太平洋、北印度洋常年部署中國航母戰鬥羣，對地區安全有巨大意義，也對美國海軍是巨大挑戰。再用“伯克”級驅逐艦搞“航行自由”的挑釁是自找沒趣，用更大的核動力航母對峙根本跟不過來。是時候中國用航母戰鬥羣“航行自由”了。