深海大洋里的核能引擎

■賈軒聞  焦偉軒

“亞森-M”級核潛艇。資料圖片

在深海與遠(yuǎn)洋的舞臺上，核動力系統(tǒng)堪稱現(xiàn)代海軍裝備最強(qiáng)勁的“動力源泉”。這項將原子能轉(zhuǎn)化為澎湃動力的尖端技術(shù)，不僅徹底改寫了海戰(zhàn)規(guī)則，更成為大國戰(zhàn)略威懾的物理載體。

核動力系統(tǒng)本質(zhì)是一套精密的能量轉(zhuǎn)化裝置，其核心在于實現(xiàn)“核能—熱能—機(jī)械能”的三階轉(zhuǎn)換。以壓水堆為例：鈾-235核燃料在反應(yīng)堆中通過受控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放熱能，1克鈾完全裂變釋放的能量理論上相當(dāng)于2.9噸標(biāo)準(zhǔn)煤。主循環(huán)泵驅(qū)動高壓水流經(jīng)堆芯，將水溫加熱至327℃形成過熱水。這些高溫流體經(jīng)蒸汽發(fā)生器完成熱交換，產(chǎn)生280℃的飽和蒸汽推動汽輪機(jī)。

現(xiàn)代核動力系統(tǒng)的汽輪機(jī)采用三維氣動設(shè)計的鈦合金葉片，轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘6000轉(zhuǎn)，通過行星齒輪減速器將動力輸出至七葉大側(cè)斜螺旋槳。核動力裝置的熱效率可達(dá)33%，相比常規(guī)艦用蒸汽輪機(jī)提升約50%。美國“福特”級航母的A1B反應(yīng)堆單堆熱功率達(dá)700兆瓦，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)20年無需換料，其能量密度是柴油動力的約200萬倍。俄羅斯“亞森-M”級核潛艇配備的KTP-6反應(yīng)堆，采用自適應(yīng)循環(huán)設(shè)計，可在-50℃至50℃環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。其特制破冰艏柱配合泵噴倒車裝置，可在3米厚冰層下實現(xiàn)垂直上浮。艇載“鋯石”高超聲速導(dǎo)彈的冷發(fā)射系統(tǒng)，正是依賴核動力系統(tǒng)提供的瞬時高壓蒸汽完成彈射。

新一代核動力系統(tǒng)正沿著模塊化與智能化的技術(shù)軸線快速演進(jìn)。法國Nuward小型堆采用一體化緊湊設(shè)計，系統(tǒng)體積縮減60%，為戰(zhàn)術(shù)艦艇核動力化開辟新路徑。

在安全防護(hù)上，非能動安全系統(tǒng)正在成為主流，重力驅(qū)動應(yīng)急冷卻裝置、負(fù)溫度系數(shù)堆芯設(shè)計、堆芯捕集器等創(chuàng)新，可將堆芯熔毀概率降至千萬年一遇。

從深海到遠(yuǎn)洋，核動力技術(shù)推動著海軍裝備的革命性進(jìn)化，重塑著現(xiàn)代海戰(zhàn)形態(tài)。當(dāng)?shù)谒拇藙恿ο到y(tǒng)與人工智能、高能武器深度結(jié)合時，必將給海上主戰(zhàn)艦艇帶來更長時的續(xù)航、更澎湃的動力以及更具顛覆性的作戰(zhàn)能力。