中国航母不能装核潜艇反应堆

        近日国内江南造船集团在公开招聘的过程中，出现了“核动力装置”专业的岗位需求。正如很多人猜想的，这非常有可能是中国未来核动力航母研制的征兆之一。

图：压水堆是过去、现在和可见未来内核动力舰艇的绝对主流设计，液体金属堆已被美苏两国分别证明是不成熟的失败产物，至于气冷堆上舰、离子堆什么的，至少在我们这代人还活着的时候全都是意淫。

而具体到“中国未来核航母将会采用怎样的动力”这个问题，虽然目前还没有任何公开资料可以参考；但是参照美法两国（核动力航母仅有这两国装备）的历史经验教训，有两点应该可以确认。首先是核航母不会直接移植09X系列核潜艇中任何一型反应堆，而是要开发专门的水面舰艇动力堆；其次是核燃料的富集度（可以简单理解为有效的浓度）很有可能较低，大致相当于美国60年代使用的A2W水平，在40%左右。

图：被拆解下来的K463潜艇核动力舱段。该艇是双壳体设计，里面那圈厚筒子才是耐压壳。

针对反应堆来说，航母和核潜艇相比有两大不同；第一是舰船的总体吨位不同，第二是动力系统的安装空间大小不同。比如在同样以33-35节（61.1-64.8公里/小时）为理想最大航速的高机动能力要求下，攻击性潜艇有1万吨的排水量就非常大了——美国的“海狼”还不到这个吨位；而对于航母来说，4万吨也不过是个中型标准。

而最关键的限制，来自于动力系统的体积。潜艇由于要承受几百米的水深压力，壳体必须做成高强度的耐压容器；而这个耐压壳的直径是相当有限的，因此核潜艇反应堆设计时必须牺牲功率等性能，满足体积的控制需求。比如美国的海狼级核潜艇，拥有在潜艇里极大的耐压壳直径，以美国80年代末期的技术水平，反应堆功率也只有6.1万马力；而同时期的尼米兹航母，单个反应堆功率就有14万马力。

图：导弹发射筒高度明显大过耐压壳直径，就会导致驼背现象

图：驼背的094核潜艇，由于巨浪-2导弹比巨浪-1要更长，因此驼背程度比092更要厉害得多

这一点对于中国来说限制尤其大，国内战略核潜艇无一不是驼背构型的关键原因之一，就是耐压壳直径做不上去，和潜射战略导弹的高度相差太大；结果就是导弹发射筒高出耐压壳一大截，只能用整流罩盖住形成驼背。而同样的，这也意味着中国核潜艇反应堆的总功率必定偏小。

要用小堆推大船，最后只有两个结局。其一是布置很多个反应堆，用数量来把总功率堆上去；这样做的代价是舰船的总体设计效率极低，空间和吨位占用巨大，而且可靠性差，尤其是在动力的合并传动环节，效率损失极大。

图：对于航母来说，2-4个高功率大型（相对于潜艇）反应堆才是最有效率的设计。但是以我国的现状来说，目前要实现尼米兹级别的动力系统技术，可能性不是很高。

这方面，美国的发展规律是十分值得注意的。在单反应堆功率较低的年代，美国的“企业”号航母用了8台A2W反应堆（总功率28万马力），而到了尼米兹级航母上，总功率不变，只要两台A4W反应堆。而A2W反应堆已经是专门为航母开发的型号，单堆功率比同时期的潜艇堆要大得多。

第二个结局，就类似于法国的戴高乐号航母。戴高乐航母为了试图省钱（法国没有建造多艘航母的计划，不愿意花钱开发新反应堆），直接使用了2台核潜艇的K15反应堆，总功率只有8万马力，导致航母最大航速仅有27节，而且无法支持连续大批飞机的弹射所需蒸气。

图：戴高乐航母从经济角度来说近乎于失败。核动力航母必须要有足够大的吨位、足够多的数量，才能完全发挥出经济性和战斗力上的优势

客观的说戴高乐仍然有很强的战斗力，但是在其性能/价格比方面，根本对不起核航母的身份——任何涉及到核动力的船舶，制造使用维护都可以说基于另一套不同的体系，价格和占据的资源都十分昂贵。最简单的例子，不管功率大还是小，更换核燃料和反应堆检修都是一样极为费时费钱费力的。

当然，航母不能直接使用潜艇的反应堆，并不代表两种反应堆之间的技术不能通用。实际上追溯美国航母反应堆的发展历史，它最早也是根据潜艇反应堆放大、改进而来。但是美国航母反应堆有些特殊的国情优势，恐怕是我国很难参考的，比如核燃料的富集度。

图：美国舰艇现在的核动力燃料，来自于全球规模最大的核武库，这是我国不具备的特殊条件

美国现在的核潜艇和核航母，烧的都是退役核弹头的铀。到1992年冷战结束时，美国封存的武器级铀有994吨；而美国核潜艇和航母一年最多也就烧7、800公斤顶天，足够用上一千多年。因此现在尼米兹航母和福特 级航母，用的铀燃料富集度都超过90%；一方面燃料廉价，另一方面也是美国舰艇反应堆功率高的最关键原因之一。而我国由于历来国力有限，只能有限发展核武器，保持最低限度的威慑报复能力，要搞出那么多武器级铀作为动力堆燃料很显然并不现实。