說起核能船用,大家之前印象里都是美國核航母壓水堆走在最前面對吧?最近這波操作直接反轉,咱們直接把半世紀前放下的熔鹽堆技術撿了起來,還官宣能上船了。那邊美國老航母堆燃料到期,正拖著排隊切航母拆堆,新船又各種掉鏈子,這對比可太有意思了。
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其實咱們早在上世紀七十年代就碰過釷基熔鹽堆這條路,當年第一個核電項目728工程,最早選的就是它。可惜那時候材料工藝工業基礎都跟不上,只能轉去做壓水堆,也就是后來的秦山一期。同一時間美國其實跑在咱們前面,橡樹嶺國家實驗室1965年就建起了全球唯一能運行的液態燃料熔鹽試驗堆。后來冷戰要造钚彈搞核武器,民用項目直接被砍,整條技術線在西方斷了幾十年。
咱們是2011年才重新把這條線接回來,中科院專門立了戰略性先導專項,定好20年搞出工業應用。2兆瓦的液態燃料釷基熔鹽實驗堆TMSR-LF1,2018年開工,2021年主體完工,2023年首次臨界,2024年就滿功率還完成了全球首次加釷實驗。真正炸場的是2025年11月,中科院上海應物所披露,咱們首次實現了釷鈾核燃料轉換,還檢測到了關鍵核素信號,這是國際上第一份釷燃料入堆運行的真實數據。今年這項成果直接進了中國科學十大進展,分量直接拉滿。
這份成果為啥這么受重視?說白了就是把之前只停在紙面上的釷鈾閉式循環,直接推到了工程落地階段。咱們國家鈾礦對外依存度長期超過七成,每年都要從哈薩克斯坦、加拿大買一大堆,釷資源反倒特別富裕,內蒙古白云鄂博一處探明儲量就超過一百萬噸,全國查明工業儲量也有28萬噸左右。按理論值算,1噸釷釋放的能量差不多頂200噸鈾,真搞成了相當于給咱們核能發展多攢了個超大儲量的“能源錢包”。
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上海應物所的路線圖也放得明明白白,實驗堆已經跑通,今年一季度已經啟動10兆瓦電功率研究堆的設備招標,就建在武威實驗堆邊上。目標是2035年建成百兆瓦級示范工程,后續會向陸基、內陸、船用、太空堆等多個方向延伸。其實船用熔鹽堆的消息早放出來過,2023年國內海事展上江南造船就拿出了24000TEU的核動力集裝箱船,還當場拿到了DNV的原則性認可。
今年披露的參數更具體,這型船配的就是熱功率200兆瓦的釷基熔鹽堆,功率量級和美軍海狼級核潛艇的S6W反應堆差不多。不走傳統蒸汽輪機路線,改用超臨界二氧化碳布雷頓循環發電機組,發電效率約25%,能輸出50兆瓦電力。最絕的是反應堆做成了10年壽命的密封模塊,到期直接整體替換,不用切艦拆堆,比傳統方案方便太多。
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今年六月希臘雅典的波塞冬國際海事展,那可是全球航運界的頂流展會,希臘船東掌控著全球約21%的運力,話語權相當大。這次江南造船拋出來的不是單艘船,是一整套“熔鹽堆集裝箱運輸綜合體”,從核動力遠洋干線船、熔鹽堆加純電支線船,到海上浮式核電平臺、綠氨制備裝置、專用核能轉運碼頭,湊成了一張閉環零碳運輸網。而且江南造船今年已經拿到了國家核安全局頒發的民用核安全設備制造和安裝許可證,小型浮動堆相關裝備都能造,資質全得很。
咱們這邊步子越走越順,美國那邊航母核堆的麻煩倒是堆成山。1975年服役的尼米茲號航母原定2026年5月退役,結果新的肯尼迪號交付一再延后,五角大樓三月只能宣布把它延壽到2027年3月。這艘航母自2001年完成唯一一次換料大修后,已經跑了25年,A4W反應堆理論換料周期也就24年,連美國專家都形容它是“預埋的定時炸彈”。要開始拆堆,得先從布雷默頓基地南下繞合恩角跑到諾福克,之后還要拆個好幾年,一堆爛事扯不清。
新船也不給力,福特級首艦都服役八年了,電磁彈射器的可靠性遠低于設計指標,至今都沒完成F-35C的適配改裝,按美國海軍最新說法,要等到2027年升級完才能正式搭載。二號艦肯尼迪號交付延期,三號艦企業號建造進度也被造船工人短缺拖了后腿。紐波特紐斯造船廠的換料大修排期,已經滿到2030年代中期,手里堆的活根本干不完。
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美國海軍被冷戰定下的壓水堆路線卡得死死的,每艘核動力航母一輩子要趴塢兩次,每次三四年,賬面上11艘航母,常年只有六七艘能拉出來執行任務。咱們這邊從陸基熔鹽堆首次實現釷鈾轉化,到船用方案拿到國際認可,再到整套方案在希臘面向全球船東路演,節奏一環扣一環特別穩。江南造船今年還拿下了核動力大型破冰船方案,主尺度165米,能破2.5米厚的冰,就是沖著北極航線常態化運營去的。
臺灣地區國防部今年的國防報告書,還在炒作所謂“航母威脅”,盯著咱們山東艦、福建艦常態化繞臺的動作不放。要是未來咱們在常規動力航母之外補上核動力航母,配合熔鹽堆帶來的高電力輸出和近乎無限的續航,電磁彈射、激光武器這些“電老虎”,才有足夠的能源冗余可以用。
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按現在的節奏推演,未來十到十五年有三個關鍵點值得關注。第一個差不多2030年前后,江南造船就會啟動首艘大型核動力集裝箱船建造,把船用熔鹽堆推到首次海試。第二個是上海應物所2035年百兆瓦級釷基熔鹽示范堆并網,把陸基商業化跑通。第三個就是軍用衍生型號上艦,候選載體可能是10萬噸級核動力航母、055改進型大驅,也可能是核動力綜合補給艦或者兩棲攻擊艦。
參考資料:人民日報 《我國釷基熔鹽堆研究獲重要進展》
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