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通常是由鈹?shù)裙虘B(tài)材料構(gòu)成的
楊亮
4小時(shí)前
決定水下(勝負(fù)的關(guān))鍵液態(tài)金屬反：應(yīng)|堆
2025-07-28 16:52:32
92024
美國(guó)海軍在2025年提交給國(guó)會(huì)的未來(lái)30年造艦計(jì)劃中，計(jì)劃建造59艘攻擊型核潛艇，這一數(shù)字顯示出美國(guó)決心在未來(lái)的海洋競(jìng)爭(zhēng)中，占據(jù)水下優(yōu)勢(shì)，毫不猶豫地投入資源以確保戰(zhàn)略領(lǐng)先。與此同時(shí)，中國(guó)海軍也在加速發(fā)展自己的核潛艇技術(shù)，除了完成093B型新型攻擊核潛艇的量產(chǎn)外，095型下一代攻擊核潛艇的研發(fā)進(jìn)程也在同步推進(jìn)。據(jù)美國(guó)海軍分析，未來(lái)美國(guó)與中國(guó)等實(shí)力相當(dāng)?shù)膶?duì)手之間的水下競(jìng)爭(zhēng)，將成為決定海洋主導(dǎo)權(quán)和海洋優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。
這一現(xiàn)象不禁讓人聯(lián)想到冷戰(zhàn)時(shí)期的美蘇核潛艇競(jìng)賽。而美蘇核潛艇競(jìng)賽中的一項(xiàng)核心技術(shù)，似乎也成為了當(dāng)前中美水下競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)前沿。這個(gè)技術(shù)的全名是“液態(tài)金屬冷卻劑核反應(yīng)堆”，它曾被蘇聯(lián)海軍應(yīng)用在阿爾法級(jí)核潛艇（705型核潛艇）上。這項(xiàng)技術(shù)的重要性在于，它對(duì)潛艇的水下戰(zhàn)斗力起到了決定性的作用。誰(shuí)能掌握這一技術(shù)，誰(shuí)就能在水下作戰(zhàn)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
那么，問(wèn)題來(lái)了：“冷戰(zhàn)時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)并實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)，為什么仍然被認(rèn)為是未來(lái)核潛艇發(fā)展的方向？”這一問(wèn)題的答案，正是因?yàn)楸M管美蘇在冷戰(zhàn)期間對(duì)液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆有過(guò)深入研究，并且已有實(shí)際應(yīng)用，但由于其在安全性方面存在重大隱患，導(dǎo)致技術(shù)沒(méi)能得到廣泛應(yīng)用并最終被中止。如今，隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟和反應(yīng)堆控制技術(shù)的不斷提高，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆技術(shù)的可行性得到了顯著提升。
這種反應(yīng)堆具備諸多優(yōu)勢(shì)。以蘇聯(lián)的阿爾法級(jí)核潛艇為例，正是借助了VM-4型液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆，才使得其潛艇能夠在水下達(dá)到40節(jié)的最高航速，比某些魚(yú)雷還要快速。雖然阿爾法級(jí)核潛艇在噪音上有所不足，但它的高速度使得敵方潛艇難以追蹤并有效攻擊，除非處于伏擊位置。值得注意的是，冷戰(zhàn)時(shí)期曾討論過(guò)三種主要的核潛艇反應(yīng)堆設(shè)計(jì)：壓水堆、液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆和氦氣冷卻反應(yīng)堆，而液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)計(jì)方案。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆采用的是低溫液態(tài)金屬（如鈉、鉛鉍合金等）作為冷卻劑，取代傳統(tǒng)的水冷卻劑，這種設(shè)計(jì)不僅提高了反應(yīng)堆的熱效率和功率，還增強(qiáng)了潛艇的隱蔽性。與水冷卻劑不同，液態(tài)金屬冷卻劑無(wú)需額外的冷卻泵系統(tǒng)，能夠通過(guò)自然循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)冷卻，從而在沒(méi)有外力驅(qū)動(dòng)的情況下保持穩(wěn)定的反應(yīng)堆運(yùn)行。
然而，這種技術(shù)也存在嚴(yán)重的安全隱患。液態(tài)金屬作為冷卻劑，雖然具有更高的熱傳導(dǎo)性能，但它也會(huì)帶來(lái)更高的輻射風(fēng)險(xiǎn)。液態(tài)金屬會(huì)有效地傳導(dǎo)熱量的同時(shí)，還會(huì)傳導(dǎo)輻射，因此需要在反應(yīng)堆外殼周?chē)釉O(shè)額外的隔離屏障，通常是由鈹?shù)裙虘B(tài)材料構(gòu)成的。冷戰(zhàn)時(shí)期，盡管這種反應(yīng)堆的性能非常突出，但它的安全性問(wèn)題卻頻頻導(dǎo)致潛艇出現(xiàn)重大事故，最終使得這種技術(shù)的應(yīng)用遭遇停滯。
美國(guó)早在1947年便開(kāi)始了核潛艇的研發(fā)，并將液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆作為重點(diǎn)項(xiàng)目之一。1952年，美國(guó)成功制造出SIR-A型液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了S2G反應(yīng)堆，驅(qū)動(dòng)了早期非常成功的“海狼”號(hào)核潛艇。然而，“海狼”號(hào)在進(jìn)行首次海試之前便發(fā)生了液態(tài)金屬冷卻劑泄漏事故，導(dǎo)致反應(yīng)堆故障，最終美國(guó)決定放棄這項(xiàng)技術(shù)。而蘇聯(lián)則在此后的研發(fā)中吸取了美國(guó)的教訓(xùn)，使用更為穩(wěn)定的鉛鉍合金代替鈉作為冷卻劑，1965年成功服役了K-27號(hào)核潛艇。
然而，K-27號(hào)核潛艇也沒(méi)有逃脫液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆的“安全魔咒”。該潛艇在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，因冷卻劑凝固導(dǎo)致反應(yīng)堆失控，隨后發(fā)生了多次火災(zāi)和輻射泄漏，甚至導(dǎo)致了艇員的死亡。最終，K-27號(hào)在經(jīng)歷了嚴(yán)重事故后被退役，并在1970年被沉海處理。自此，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆被視為一種高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，只有在特殊的極端性能需求下才得以應(yīng)用。
然而，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆并沒(méi)有因此完全消失。盡管其他國(guó)家不再使用這一技術(shù)，但它在提升核潛艇動(dòng)力性能方面的優(yōu)勢(shì)仍然不可忽視。如果能夠解決安全性問(wèn)題，這種技術(shù)將有望成為核潛艇發(fā)展的革命性突破。
現(xiàn)如今，中美兩國(guó)都在加速進(jìn)行核潛艇的研發(fā)，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆成為了雙方競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。公開(kāi)資料顯示，中國(guó)在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著突破。2019年，中國(guó)首座鉛鉍合金零功率反應(yīng)堆“啟明星3號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)臨界，2022年又成功完成了鈉冷快堆核電源非核集成測(cè)試裝置的“一鍵啟停堆”驗(yàn)證試驗(yàn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)的核潛艇設(shè)計(jì)中，液態(tài)金屬冷卻劑反應(yīng)堆有可能成為中國(guó)新一代核潛艇的標(biāo)配技術(shù)，進(jìn)而在全球水下戰(zhàn)力競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)重要地位。
無(wú)論如何，這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和突破將直接影響到未來(lái)的海洋戰(zhàn)略格局，誰(shuí)能夠首先掌握這一技術(shù)，誰(shuí)就能在全球海洋競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
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