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现在驱逐舰吨位也挺大的,为什么不用核动力呢
现在吖连国产航母还么用上核动力,你就先别指望驱逐舰了好吧。但随着核堆芯的小型化技术日益成熟,以后的以后应该会上吧。
1971年8月23日7时40分,中国海军091型首艇从应急推进电机转换为核动力飞行状态,这让成为中国成为真正参加核动力潜艇俱乐部,至今已有45年多,往常中国已具有相当程度的核潜艇技术。除了潜艇之外,水面舰艇也能够运用核动力,但是除方案开展核动力航母外,中国没有为其它水面舰装置核动力的设想,包括:最新一代的055型驱赶舰。以前有人提过,为何不把潜艇核(核潜艇是潜艇中的一种类型,指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本,加上相关设备的体积与重量,只有军用潜艇采用这种动力来源。核潜艇水下续航能力能达到20万海里,自持力达60-90天。世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号,1954年1月24日首次开始试航,它宣告了核动力潜艇的诞生。)反应作为055型的动力那?功率足以满足055型的动力需求了,可惜仅为一个想法,根本没有相关的方案。
关于这个问题,美国曾经给中国提了一个醒:不合适。上世纪50年起,多国开端研发核动力实验船,世界上第一艘核动力水面战舰为美国的长滩号巡洋舰,1957年12月2日,开工安放龙骨,1959年7月14日下水,1961年9月9日退役。为战后,美国新造的首艘巡洋舰。该舰舰长219.8米,舷宽22.3米,吃水9.5米,满载17525吨,采用2台CIW压水式反响堆,也是美国首艘核动力潜艇鹦鹉螺号所采用的型号,搭配2台大型蒸汽涡轮发起机,能够输出80000马力,由双车双舵推进,航速30节,其退役四年后,改换燃料棒时,曾经飞行近27万公里。
为了考证核动力的长时间高速机动优势,1964年,该舰与核动力航空母舰企业号以及班布里奇号核动力导弹护卫舰组成“第一特遣群”,停止了一次环球飞行,历时65天,总航程30565海里,全程长期坚持30节以上。
长滩号的设计程度相当高,即到了90年代初,该舰仍然为美军的先进战舰之一。其在外观上最大的特征,采用相似中世纪城堡的壮观方块形舰桥结构,上装有四组SPS-32/333D频率阵列扫瞄雷达的平板式天线,无大型主机烟囱,仅设置了一个小型的辅机烟囱,同时,舍弃了重型装甲,仅在弹药库设有一层较薄的装甲,早建成时,也没有装置一门火炮,完整以导弹为主要武装。后来才逐渐加装舰炮等武器。
该舰建成时,主要武器为舰首的两具MK-10双臂发射器,运用RIM-2小猎犬防空导弹,一共120枚备弹;舰尾装置了一具MK-12导弹发射器,弹舱容量46枚,运用RIM-8护岛神远程防空导弹,射程高达120公里,故为世界第一艘装备区域防空导弹的军舰。1968年,参与越战,获得击落2架米格战机的记载,间隔都在120公里以上,故它为世界第一艘以区域防空导弹击落敌机的军舰。
如此一款先进的战舰,却在1994年停用,随后于1995年除役,其它核动力水面战役舰也在同期先后退役。这似乎为自废武功,自已干掉自已的先进战舰。中国却没有趁机完成弯道超车的想法,在核动力水面舰艇方面采取什么动作,缘由就是美军有关的总结美军除了航空母舰和潜艇之外,一共造了5级9艘核动力水面舰艇,经过长期运用发现,核动力舰艇的超长巡航,以及高速的优点的确不错,但不是不需求补给了,弹药、食物和淡水等仍然得补给,人员也得休息。实践优势远没有料想得明显,本钱反而更昂扬,效率不高。最后评价:只要核动力航母能到达理想的效费比,比常规动力航母更为理想,其它类型的水面舰艇则不合适,效费比不理想。
这不是美国一家的结论,原苏联也曾经建造基洛夫级核动力巡洋舰,结果也是本钱太高受不了,仅建造4艘,再不敢提了。加一同,全球仅建造13艘核动力巡洋舰,且自上世纪90年代起,再无一艘兴建,更无方案。即然他人曾经证明这一计划不可行,那么中国为什么要赶那?故而,直接研讨核动力航母。
什么叫做核动力核动力具有什么样的概念
核动力是核时代来临后动力系统的一大突破。;核动力的概念为:由重原子(例如铀,钚)裂变或轻原子(例如氢、氦)聚变根据E=mc2在可控条件下将约占核反应前原子质量总和的0.1%转化为纯能量,并作为动力使用。;核动力的优势主要有:;同样体积的核动力发动机续航能力为常规动力发动机的上千倍,若驱动的是10万吨级的舰只一般25年左右才需要更换一次燃料,极为适合远海作战,受环境影响很小,可靠性强。;不受国际油价影响。随着石油的逐渐稀缺,国际油价也逐渐上涨。若使用常规动力,则达到同样动力输出的费用有很大的不确定性。;核动力的缺点主要有:;若发生核燃料泄露,则将对泄露地区造成危害极大的污染,例如前苏联UA系列核动力卫星就曾污染了加拿大水域,所幸污染的是无人区,造成的实际损失微乎其微。;制造成本高,对制造的工艺与操控的技术人员都有很高的要求,目前也只有为数不多的国家能满足要求。
有一个疑问,潜艇都能用核动力了为什么航天器不能用核动力
首先航天器也能用核动力,目前几个国家研究情况如下:
美国
美国航天局局长吉姆·布里登斯廷日前表示,美国将研发下一代核热推进技术,利用核裂变反应产生的热能推进航天器进行深空探索。
布里登斯廷在2019年8月20日举办的美国国家航天委员会第六次会议上说,核热推进是改变规则的创新,美航天局正在努力实现这种技术。核热推进航天器利用核反应堆来加热液态氢,将其变成电离的氢等离子体,并通过喷嘴来产生推力。
美国国家航天委员会委员、BWX技术公司首席执行官雷克斯·格夫登说,核动力发动机有望使航天器用3到4个月时间抵达火星,比最快的传统化学动力航天器快大约一倍。BWX技术公司是美国政府主要核部件和燃料供应商。
宇航员深空旅行时间越久,受到的辐射量越多。布里登斯廷说,使用核动力航天器,可以通过减少辐射来保护宇航员健康。
据美国能源部下属洛斯阿拉莫斯国家实验室介绍,美国曾于20世纪50年代到70年代间研制核动力发动机,以增强火箭运载能力,为登陆火星做准备。但在美国放弃登陆火星计划后,该项目也于1972年叫停。(核动力发动机想象图)
2019年3月底,美国副总统彭斯提出5年内让美国宇航员重返月球,这一时间表比美航天局的原计划提前了4年。布里登斯廷随后表示,将重返月球计划提前到2024年目的是为了在2033年实现登陆火星。核热推进等新型空间推进技术再次受到关注。2019年5月22日,美国国会批准美航天局1.25亿美元预算用于开发核热推进技术。
中国
2017年,在中国航天科技集团相关媒体上刊登了中国未来新一代火箭计划,其中的长八火箭和长九火箭登月大家都已有初步了解,而其中更远景计划中2040年的核动力空间穿梭机则引起了大家的兴趣,究竟何为穿梭机,核动力空间穿梭机和普通穿梭机有何区别呢?
中国2040年远景规划中的核动力空间穿梭机,采用核动力,可能的工作方式为最新的电磁驱动引擎,即通过核动力的热离子堆产生电能,然后通过电磁驱动引擎来推进穿梭机前进,据悉,电磁驱动引擎的速度已经超过目前已知的所有航天器的速度,包括之前号称最快的太阳帆动力,电磁驱动将意味着卫星等太空载具将不再需要借助助推化学燃料,其能量将来自于反射微波所带来的巨大能量。另有报道称,作为一种革命性的太空引擎,这种新引擎将在未来的星际旅行中派上大用场,也就是只需10周时间即可到达火星。到达月球的时间则只需4个小时。
俄罗斯俄罗斯联邦航天署与俄罗斯原子能公司计划研发核动力航天器,并在2025年以前进行飞行试验。
俄罗斯计划在2025年以前研发出拥有核能发动机的航天器模型,这一项目被列入了2016-2025年期间的俄联邦太空计划草案。核发动机的研制被分解为5大设计试验及科研模块,并分别列出了不同的预算。
目前普遍认为,在进行大规模的星际考察过程中,核电系统是最具前景的太空动力来源。国际空间站每日所需电量为110度,靠长70米、宽17米的太阳能电池板提供。在进行载人星际航行时,如前往火星,需要的能量要多得多。单靠太阳能电池是不可能的。要确保太空考察所需的巨大能量,只能依赖核电系统。目前,俄罗斯原子能公司的下属企业正在从事相关研发。
此前便有报道称,2017年以前,俄罗斯原子能公司下属的能源技术科研设计所将为这一发动机开发出核反应堆,发动机本身的研发由克尔德什中心承担,运输组件则由俄罗斯能源科技生产公司负责生产。
2010年,俄总统下辖的经济现代化和技术发展委员会通过了为航天器研发核发动机的计划,当时从预算中划拨了170亿卢布。2012年,时任联邦航天署负责人的波波夫金表示,他对将核发动机用于航天业持谨慎态度,认为这是相对遥远的事情。
但俄原子能公司对外联络部门负责人伊万诺夫介绍说:“所有相关工作仍在按计划进行。如今已完成了两大阶段,即推出了释热元件的独特结构,能在高温、高斜度变化、高辐射情况下正常工作。未来太空反应堆的堆体也完成了技术测试,主要是加压,并对主金属、环形焊接点、圆锥导管等进行了3D测量。”
(俄原子能公司)
2010年由于登上月球和火星的话题再次引起热议,俄罗斯开始研制兆瓦级核动力装置。“俄罗斯原子能”企业宣布计划在2018年之前研制出第一套太空基兆瓦级装置,并计划在2025年将装有该装置的试验航天器送入轨道。据悉,“兵工厂”核动力装置试验仪器可能在2020年进入轨道。米利科夫并没有证实这一信息。航天政策学院的导师莫伊谢耶夫介绍道,苏联时期,批量生产核动力装置卫星是根据具体任务要求完成的:雷达装置需要大量动力,核动力装置可以提供动力。核动力装置无线电电子战设备不违反任何法律,但是需要注意,只能在战时使用,在那种情况下需要通过政治决议——我们是否需要在宇宙中启动该设备。还需再次考虑的是,我们已经具备了核动力装置卫星的使用经验,然而并非一切顺利,他们有时会落到地面上。
(俄罗斯兆瓦级核能动力装置原理图)
苏联时期,带有核动力装置的卫星并不是经常发生事故。最有名的事件发生于1978年,当时装有核动力装置的“宇宙—954”号航天器进入大气层,然后就损毁,近千个辐射性残骸散落在加拿大西北地区10万平方公里的范围内。当时苏联给加拿大1千万美元作为补偿。俄罗斯航天部队信息保障组负责人左洛图希也很难解释这一事件。在积极研制太空基核动力装置的背景下,2016年6月举行了第59届联合国委员会会议,会议主题为和平使用宇宙空间,美国、英国、德国、法国、日本、意大利、西班牙、澳大利亚、巴西、加拿大和其他代表团(共25个国家)提议采取“确保太空活动的长期稳定”的指导原则,建议重新修改在宇宙空间使用核能源的原则。
(装有核动力装置的“宇宙—954”)
总结深空探索中使用核动力并不是新鲜的事物,旅行者系列探测器任务中就使用了核动力,目前那两艘旅行者探测器已经飞出日光层,而携带的百瓦级放射性同位素电源仍然处于工作之中,其功率可超过150W,预计可以使用到2020年左右。除了比较著名的旅行者系列探测器外,放射性同位素电源的应用较早,可追溯到上个世纪60年代左右,美国在1961年发射的子午仪-4A卫星就使用了功率为2.7瓦的放射性同位素电源,在阿波罗12号任务中也使用了放射性同位素电源,工作年限都达到5年以上,先驱者10号使用的放射性同位素电源工作了30年以上,这是说明放射性同位素电源在行星际空间探索中已经得到了非常广泛的应用。
(阿波罗12号)
对于超出地月系统的探测器而言,合理使用空间核电源就显然十分重要,距离地球越远,太阳辐射光强就越低,火星轨道上使用太阳能电池板的效率就比近地轨道上低了很多,甚至是打了对折,进一步超出火星轨道,进入木星、土星轨道上,太阳能电池板的效率更低,美国宇航局的“伽利略”木星探测器、“卡西尼”土星及其卫星系统探测器还有飞得更远的“新地平线”冥王星探测器都使用了放射性同位素电源,除了“伽利略”木星探测器在2003年坠入木星大气外,目前这些探测器上搭载的放射性同位素电源都处于工作之中。
(“伽利略”木星探测器)
进入21世纪第一个10年之后,人类对深空探索的范围进一步扩大,自阿波罗登月计划以来,人类已经向月球、火星、木星、土星、甚至是冥王星发射了探测器,传统的化学能推进方法已经完全不适应深空探索的发展,其中也包括在行星际探索中大规模使用的放射性同位素电源,未来深空探索的方向将向太阳系中轨道推进,其中载人航天任务将延伸至火星轨道,无人行星际探索任务将进一步触及冥王星轨道,甚至超过冥王星轨道探索冥外天体,因此发展新型空间推进技术是深空任务延伸的基础,其中大功率的放射性同位素电源和空间核反应堆推进技术是发展前景较好的航天能源形式。
(“新地平线”冥王星探测器)
相比较于核反应堆而言,放射性同位素热电发生器功率要低,而且两者的原理也不一样,放射性同位素热电发生器为衰变释放能量,而核反应堆为裂变释放能量。核能作为航天动力形式是未来深空探索的必备条件之一,在几种概念型的动力系统中,相比较微波推进、光压推进甚至是反物质推进技术而言,核动力推进的期望值较高。
在大规模使用核电源和核反应堆推进时,更加需要主要辐射屏蔽措施,不仅要防止航天器核动力装置上的辐射对宇航员造成伤害,还要有效降低来自宇宙的空间电离辐射,随着人类向深空方向迈进,化学能火箭将成为历史,在研制核电源和核电推进系统时,也可以发展其他新型空间动力,比如光压驱动推进等,向多元化的空间动力体系迈进。
现在有核动力航母,为何不制造核动力飞机
冷战时期美国和苏联都尝试过核动力飞机的制造,而且都进行过试飞。美国是用B-36H加装了核反应堆进行了试飞,试飞型号是NB-36H。苏联是用图—95LAL改装试飞的,试飞型号称为图-119,图片就偷懒不去搜了。总之试飞都是相当的不成功。
核能之所以无法成为飞机的动力,因为它作为能源存在一个根本性的弊端。比如我们都知道的航空发动机,它是把航空燃料的化学能,经过加热转换为热能,这个热能推动发动机做功,吸入空气,喷出高温加热空气,把热能转化为机械能。在这个过程中,热能只经过一次转换,转变为机械能。
但核动力则不然。核动力的原理是核原料通过裂变把核能转化为热能。但这个热能的能量太高——所以才会有原子弹这种武器——所以不能直接转换为机械能,需要再进一步进行转换。比如大型的核动力航母,是把核裂变产生的热能用来加热蒸汽轮机中的水,再把加热的水产生的热能转换为机械能,推动船体前进。在这个过程中,核裂变产生的热能经过了两次转换才转变为机械能。部分型号的核动力潜艇,还要先用蒸汽轮机发电,再用电能驱动潜艇,这就是热能的三次转换。这种转换的过程对能量的损耗是很大的。所以要让核反应堆经过二次乃至三次转换之后还有足够的动力驱动飞机,反应堆整体的体积和质量都不可能太小。
此外,考虑到核辐射辐射,为了保护飞行员,飞机的驾驶舱还需加装很厚重的铅板,这样能留给飞机载荷的空间就很小了。所以从武器的角度讲,这种核动力的飞机看上去虽然高大上,但在技术上并不实用,加上后来弹道导弹技术的逐渐成熟,核动力飞机的设想渐渐被人们放弃了。
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