玲龙一号反应堆核心模块体积并不大
近日我国玲龙一号反应堆核心模块在海南昌江核电站安装到位，玲龙一号的首堆建设进入到一个新的阶段。玲龙一号再次走进大众视野。虽然玲龙一号是一个民用反应堆，但是我们这里讨论的不是玲龙一号的民用前景，而是透过玲龙一号一窥我国军用核反应堆的发展。按照官方的说法玲龙一号是军转民的技术成果，但是因为军用反应堆的信息并不公开，我们只能通过这种方式对我国军用反应堆的情况做一番推测。请注意我们这里讨论的是玲龙一号的军用原型堆，讨论的不是玲龙一号是不是符合军用标准的问题。认为玲龙一号不符合军用标准，所以玲龙一号的技术就不可能军用的人可以出门转左，我们这里不讨论智商问题。
玲龙一号的热效率接近33%
首先我们知道玲龙一号是一种一体化的模块式三代压水堆，那么其军用原型堆的技术特点必然和玲龙一号大体类似。一体化反应堆相对于分体式的或者是紧凑型的压水堆有很多技术优势。一是热效率高，玲龙一号的热效率很高，可以接近33%。大家只需要简单计算一下就知道了，玲龙一号的热功率是385MW，电功率是127MW，127除以385约等于33%。而普通的第二代军用反应堆的热效率普遍在20%-25%之间。也就是说我国新一代的军用反应堆的热效率可能是非常高的，这就是一体化反应堆的技术优势。
一体化设计可以简化结构大幅降低全寿命成本
一体化反应堆能实现这样的热效率，得益于一体化设计。也就是反应堆的堆芯和蒸发器在同一个压力容器内。这样的好处非常多，效率高只是其一。更重要的是结构大为简化，压力容器少了，压力容器间的管道也大幅减少了。这对于降低采购成本和运维成本非常重要。像美弟福特级航母上的A1B型核反应堆，本身只是一个紧凑型的二代半水平的压水堆。反应堆堆芯和蒸发器还分属两个不同的压力容器。但是仅仅通过优化蒸发器、阀门及管路设计，就使福特级航母的全寿命使用成本降低了20%。
福特级的全寿命在周期费用下降了20%
如果我国的军用反应堆更进一步实现一体化，将堆芯和蒸发器两个压力容器合二为一。省掉近一半压力容器及管线、阀门，必然可以大幅减少制造采购成本，并进一步压缩核动力系统的全寿命费用。有可能帮助核动力航母的全寿命成本迅速逼近甚至超越常规动力航母。我们知道在上个世纪七八十年代，常规动力航母相对于核动力航母有58%的全寿命成本优势，到了福特级航母这里优势就只剩下38%了。如果核动力系统的成本再降低，常规动力航母的全寿命成本优势就非常小了，甚至优势可能完全消失，变成核动力航母的全寿命成本领先。
上个世纪常规动力航母的全寿命期费用相比核动力有58%的优势
压水堆一体化设计还能带来一个好处，那就是核动力系统体积和重量大为减小。因为压力容器、管道、阀门的减少，不但降低了成本提高了可靠性，还能大幅减少核动力系统的重量和体积。这一点非常重要，因为在上个世纪核动力航母的核动力系统的体积和重量是超过常规动力系统的，所以会影响弹药和燃料的携带量。但是现在这个问题可能就不存在了。并且核动力系统周围需要使用大量的屏蔽材料以屏蔽核辐射，这部分材料因为含有铅等重金属材料，所以会有非常大的重量。现在核动力系统的体积和重量减小，相应核屏蔽材料的重量也可以大幅降低。
国外主要军用核反应堆性能
一体化压水堆还有一个非常大的好处是自然循环程度高，像戴高乐号航母使用的K15一体化压水堆，其自然循环比例能达到50%。这样大多数情况下就可以关闭循环泵，让反应堆内的冷却水利用堆芯热量自然循环。因为关闭了循环泵，所以可以大幅度降低核动力航母或者核潜艇的噪声水平。网上很早就有传闻说我国早期的核潜艇噪声大，一出门太平洋对面都能听到。这个纯属谣言，我国早期核潜艇噪音是相对比较大，但也不至于太平洋对面都能听到。
而且我国目前的减震降噪技术水平早已是世界领先水平。在海军工程大学何琳院士的带领下，我国的减震降噪技术已经达到了白噪声水平。这已经是我们近十年前的水平了，当时就有官方媒体报道说技术已经突破，正在申请专利。所谓的白噪声就是说噪声中有特征性的噪声谱线会被消除掉，你仍然有可能听到噪声，但是你已经无法将其从背景噪声中区别出来。
玲龙一号的非能动冷却设计
我们说玲龙一号是一种第三代水平的一体化模块式压水堆，还有一个优点就是安全性。第三代核反应堆最大的技术进步，就是在第二代反应堆基础上实现了非能动安全。也就是说当失去外部能源之后，仅凭重力的帮助，冷却系统就能维持正常运转。保证不会发生堆芯融化等安全事故。大家都知道日本311大地震之后福岛核电站就是因为备用柴油机被海啸破坏，导致反应堆堆芯失去冷却，发生反应堆堆芯融化，导致了非常严重的核泄漏事故。非能动冷却系统的出现解决了这一难题，即使失去外部能源，第三代反应堆也不会出现堆芯融化事故。
玲龙一号主要性能参数
最后说一说反应堆的寿命。我们知道玲龙一号是一个民用反应堆，其核燃料丰富不高，只有4-5%左右，这影响了其换料周期，换料周期只有两年，要远比军用反应堆短得多。但是这不等于玲龙一号的军用原型堆的燃料丰度也只有这么多。其军用原型堆的燃料丰度一定也相当高。因为我们也不是第一天研制军用堆，上个世纪我们就已经在核潜艇上建设和使用军用核反应堆了。说到这里可能又有一些人会跳出来说戴高乐用潜艇堆就翻车了。我们只能说这基本上属于决策失误，如果专门研制一型航母专用的反应堆，以法国的核电技术水平不会有一点问题。对于我们来说很早就在计划建设核动力航母，专门为核动力航母研制一型核反应堆不会有任何问题，包括进度在内，赶上福建舰的建造进度都不是问题。
福特级航母的A1B反应堆服役期间还是要做一次换料大修（RCOH）
福特级航母A1B反应堆的核燃料丰度是93%
像美弟福特级航母的A1B反应堆就可以做到反应堆和航母船体同寿，也就反应堆和船体都是50年的寿命。但是中间还是要做一次换料大修，也就是说换料周期是25年左右。反应堆的换料周期和核燃料的丰度密切相关。像A1B反应堆的核燃料丰度已经高达93%，基本上就是把退役的核弹头装药改装一下就拿来用了。A1B反应堆就靠更高的燃料丰度来提高换料周期的。我们必然也要走同一条道路，所以不需要担心我们的核燃料丰度不够。
我国已经建成世界首座第四代核电示范堆
所以总的来说，我国的核电技术水平现在放在全世界都是一流水平的。从第四代核电技术到核聚变我们都是领先的。在石岛湾建设的高温气冷示范堆已经建成，并且这一世界首座第四代核电站已经实现了并网发电。以我国核工业的技术水平，为我国核动力航母和核潜艇提供世界一流水平的核反应堆不会有任何问题，到2025年中船重工实现核动力航母的小目标一定可以变成现实。
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