說(shuō)起核能船用,大家之前印象里都是美國(guó)核航母壓水堆走在最前面對(duì)吧?最近這波操作直接反轉(zhuǎn),咱們直接把半世紀(jì)前放下的熔鹽堆技術(shù)撿了起來(lái),還官宣能上船了。那邊美國(guó)老航母堆燃料到期,正拖著排隊(duì)切航母拆堆,新船又各種掉鏈子,這對(duì)比可太有意思了。
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其實(shí)咱們?cè)缭谏鲜兰o(jì)七十年代就碰過(guò)釷基熔鹽堆這條路,當(dāng)年第一個(gè)核電項(xiàng)目728工程,最早選的就是它。可惜那時(shí)候材料工藝工業(yè)基礎(chǔ)都跟不上,只能轉(zhuǎn)去做壓水堆,也就是后來(lái)的秦山一期。同一時(shí)間美國(guó)其實(shí)跑在咱們前面,橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室1965年就建起了全球唯一能運(yùn)行的液態(tài)燃料熔鹽試驗(yàn)堆。后來(lái)冷戰(zhàn)要造钚彈搞核武器,民用項(xiàng)目直接被砍,整條技術(shù)線(xiàn)在西方斷了幾十年。
咱們是2011年才重新把這條線(xiàn)接回來(lái),中科院專(zhuān)門(mén)立了戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng),定好20年搞出工業(yè)應(yīng)用。2兆瓦的液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆TMSR-LF1,2018年開(kāi)工,2021年主體完工,2023年首次臨界,2024年就滿(mǎn)功率還完成了全球首次加釷實(shí)驗(yàn)。真正炸場(chǎng)的是2025年11月,中科院上海應(yīng)物所披露,咱們首次實(shí)現(xiàn)了釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換,還檢測(cè)到了關(guān)鍵核素信號(hào),這是國(guó)際上第一份釷燃料入堆運(yùn)行的真實(shí)數(shù)據(jù)。今年這項(xiàng)成果直接進(jìn)了中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展,分量直接拉滿(mǎn)。
這份成果為啥這么受重視?說(shuō)白了就是把之前只停在紙面上的釷鈾閉式循環(huán),直接推到了工程落地階段。咱們國(guó)家鈾礦對(duì)外依存度長(zhǎng)期超過(guò)七成,每年都要從哈薩克斯坦、加拿大買(mǎi)一大堆,釷資源反倒特別富裕,內(nèi)蒙古白云鄂博一處探明儲(chǔ)量就超過(guò)一百萬(wàn)噸,全國(guó)查明工業(yè)儲(chǔ)量也有28萬(wàn)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(dāng)于給咱們核能發(fā)展多攢了個(gè)超大儲(chǔ)量的“能源錢(qián)包”。
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上海應(yīng)物所的路線(xiàn)圖也放得明明白白,實(shí)驗(yàn)堆已經(jīng)跑通,今年一季度已經(jīng)啟動(dòng)10兆瓦電功率研究堆的設(shè)備招標(biāo),就建在武威實(shí)驗(yàn)堆邊上。目標(biāo)是2035年建成百兆瓦級(jí)示范工程,后續(xù)會(huì)向陸基、內(nèi)陸、船用、太空堆等多個(gè)方向延伸。其實(shí)船用熔鹽堆的消息早放出來(lái)過(guò),2023年國(guó)內(nèi)海事展上江南造船就拿出了24000TEU的核動(dòng)力集裝箱船,還當(dāng)場(chǎng)拿到了DNV的原則性認(rèn)可。
今年披露的參數(shù)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(jí)和美軍海狼級(jí)核潛艇的S6W反應(yīng)堆差不多。不走傳統(tǒng)蒸汽輪機(jī)路線(xiàn),改用超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電機(jī)組,發(fā)電效率約25%,能輸出50兆瓦電力。最絕的是反應(yīng)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(tǒng)方案方便太多。
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今年六月希臘雅典的波塞冬國(guó)際海事展,那可是全球航運(yùn)界的頂流展會(huì),希臘船東掌控著全球約21%的運(yùn)力,話(huà)語(yǔ)權(quán)相當(dāng)大。這次江南造船拋出來(lái)的不是單艘船,是一整套“熔鹽堆集裝箱運(yùn)輸綜合體”,從核動(dòng)力遠(yuǎn)洋干線(xiàn)船、熔鹽堆加純電支線(xiàn)船,到海上浮式核電平臺(tái)、綠氨制備裝置、專(zhuān)用核能轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭,湊成了一張閉環(huán)零碳運(yùn)輸網(wǎng)。而且江南造船今年已經(jīng)拿到了國(guó)家核安全局頒發(fā)的民用核安全設(shè)備制造和安裝許可證,小型浮動(dòng)堆相關(guān)裝備都能造,資質(zhì)全得很。
咱們這邊步子越走越順,美國(guó)那邊航母核堆的麻煩倒是堆成山。1975年服役的尼米茲號(hào)航母原定2026年5月退役,結(jié)果新的肯尼迪號(hào)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(jīng)跑了25年,A4W反應(yīng)堆理論換料周期也就24年,連美國(guó)專(zhuān)家都形容它是“預(yù)埋的定時(shí)炸彈”。要開(kāi)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(gè)好幾年,一堆爛事扯不清。
新船也不給力,福特級(jí)首艦都服役八年了,電磁彈射器的可靠性遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo),至今都沒(méi)完成F-35C的適配改裝,按美國(guó)海軍最新說(shuō)法,要等到2027年升級(jí)完才能正式搭載。二號(hào)艦肯尼迪號(hào)交付延期,三號(hào)艦企業(yè)號(hào)建造進(jìn)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(jīng)滿(mǎn)到2030年代中期,手里堆的活根本干不完。
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美國(guó)海軍被冷戰(zhàn)定下的壓水堆路線(xiàn)卡得死死的,每艘核動(dòng)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(lái)執(zhí)行任務(wù)。咱們這邊從陸基熔鹽堆首次實(shí)現(xiàn)釷鈾轉(zhuǎn)化,到船用方案拿到國(guó)際認(rèn)可,再到整套方案在希臘面向全球船東路演,節(jié)奏一環(huán)扣一環(huán)特別穩(wěn)。江南造船今年還拿下了核動(dòng)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(xiàn)常態(tài)化運(yùn)營(yíng)去的。
臺(tái)灣地區(qū)國(guó)防部今年的國(guó)防報(bào)告書(shū),還在炒作所謂“航母威脅”,盯著咱們山東艦、福建艦常態(tài)化繞臺(tái)的動(dòng)作不放。要是未來(lái)咱們?cè)诔R?guī)動(dòng)力航母之外補(bǔ)上核動(dòng)力航母,配合熔鹽堆帶來(lái)的高電力輸出和近乎無(wú)限的續(xù)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(xiàn)在的節(jié)奏推演,未來(lái)十到十五年有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)值得關(guān)注。第一個(gè)差不多2030年前后,江南造船就會(huì)啟動(dòng)首艘大型核動(dòng)力集裝箱船建造,把船用熔鹽堆推到首次海試。第二個(gè)是上海應(yīng)物所2035年百兆瓦級(jí)釷基熔鹽示范堆并網(wǎng),把陸基商業(yè)化跑通。第三個(gè)就是軍用衍生型號(hào)上艦,候選載體可能是10萬(wàn)噸級(jí)核動(dòng)力航母、055改進(jìn)型大驅(qū),也可能是核動(dòng)力綜合補(bǔ)給艦或者兩棲攻擊艦。
參考資料:人民日?qǐng)?bào) 《我國(guó)釷基熔鹽堆研究獲重要進(jìn)展》
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