核航母上的反应堆,究竟是怎么推动航母航行的?
众所周知,航母可分为核动力航母和常规动力航母。美国现役的“福特”级、“尼米兹”级以及法国的“戴高乐”号航母采用的是核动力装置,除此之外的其他现役航母均为常规动力航母。常规动力航母的动力装置又可分为蒸汽动力、燃气动力、电力推进等,比如俄罗斯的“库兹涅佐夫”号航母采用的常规蒸汽动力装置,英国“无敌”级航母和意大利“卡武尔”号航母采用的是燃气动力装置,英国“伊丽莎白女王”级航母开始尝试使用综合电力推进系统。在以上动力装置中,核动力装置仍然是大型航母的首选。那么,核动力航母是怎样运转的呢?换句话说,核反应堆是如何驱动航母的呢?
航母核动力装置的组成部分
通常而言,航母的核动力装置是由反应堆、主冷却剂泵、蒸汽发生器、蒸汽稳定器、一次屏蔽、二次屏蔽和一次回路辅助系统及设备组成,核动力航母还会搭载多台蒸汽轮机和发电机。比如全球第一艘核动力航母——美国“企业”号航母,搭载了8座A2W型核反应堆、4台蒸汽涡轮机、32台蒸汽发生器和4根传动轴组成,总输出功率209兆瓦。美国“尼米兹”级核航母搭载了2座A4W/A1G核反应堆、4台蒸汽涡轮机,最新的“福特”号航母搭载2座A1W反应堆和4台蒸汽轮机。
航母核动力装置的工作过程
航母的核动力装置利用的是核反应堆的能量,其原理是通过核反应堆(U-235浓缩铀)释放核能,通过一套动力转换装置,将核能转换成蒸汽动能,进而驱动航母的传动轴,同时带动发电机为航母供电。航母核动力装置的工作过程是:核反应堆携带的U-235浓缩铀核燃料进行裂变,核能迅速转化成热量;热量通过平板型燃料元件传递给快速流动的冷却剂,将堆芯的热量带到蒸汽发生器;蒸汽发生器利用反应堆一回路冷却剂的热量,将二回路的水转换成高压蒸汽,带动蒸汽轮机运转;释放热量之后的冷却剂又重新流回堆芯,连续不断的进行循环。
航母核动力装置的主要优点
航母采用核动力装置,具有以下优点:一是功率大,“尼米兹”级的反应堆功率为500~600兆瓦,不仅能驱动航母快速航行,还能为其他设备提供充足的电力。二是堆芯寿命长,美国航母核反应堆的燃料可连续运行几十年,最新的“福特”级A1W反应堆的寿命达50年。三是核动力航母不需要排烟,减少了对舰载机的干扰,提高了起降的安全性。第四是核动力航母可以留出更多的空间装载航空燃料和武器弹药,还能增加机库空间,搭载更多的舰载机。正是因为具备以上优点,所以大型核动力航母仍是未来航母的主要发展方向。