這段時(shí)間有很多人問核動(dòng)力航母的問題。有人會(huì)說，對(duì)于能建設(shè)核潛艇和核電站的國家，發(fā)展艦載反應(yīng)堆應(yīng)該沒有難度吧？但是實(shí)際情況卻是，作為擁有核動(dòng)力軍艦的三個(gè)大國，美國，蘇聯(lián)，法國的核動(dòng)力戰(zhàn)艦都有這個(gè)和那個(gè)的問題?，F(xiàn)在，讓我們看看各國問題發(fā)生在哪里吧。

美國：核動(dòng)力軍艦退役難

作為世界最早投入核動(dòng)力軍艦的國家，美國早在上世紀(jì)六十年代就開始建設(shè)搭載核反應(yīng)堆的軍艦了。在首批核動(dòng)力巡洋艦和核動(dòng)力航母——企業(yè)號(hào)中，美國主要應(yīng)用的是核潛艇反應(yīng)堆衍生的艦載反應(yīng)堆。

美國核反應(yīng)堆通常采用“類別代碼”+序號(hào)+“生產(chǎn)商”的命名方法。注意，這種“序號(hào)”指的是該廠商生產(chǎn)的堆芯服役序號(hào)，不表示反應(yīng)堆先進(jìn)程度。

類別代碼如下：

"A" - aircraft carrier

"C" - cruiser

"D" - destroyer

"S" - submarine

生產(chǎn)商代碼如下：

"B" - Bechtel

"C" - Combustion Engineering

"G" - General Electric

"W" - Westinghouse

例如，A1W反應(yīng)堆為西屋公司為企業(yè)號(hào)開發(fā)的陸上模式堆，實(shí)際服役堆為A2W，而福特級(jí)航母的生產(chǎn)商為Bechtel，且為該公司第一次生產(chǎn)航母反應(yīng)堆，因此代號(hào)為A1B。

根據(jù)資料，美國艦艇反應(yīng)堆有不少有別于他國設(shè)計(jì)的特色：

1、采用高濃縮鈾，美式反應(yīng)堆U235比例高達(dá)93%，為武器級(jí)濃縮鈾（中國，法國用低濃縮鈾，蘇聯(lián)潛艇20-40%，蘇聯(lián)破冰船90%）；

2、采用鈾金屬而非民用核燃料的燒結(jié)二氧化鈾顆粒，包裹在鋯合金內(nèi)。

3、鈾燃料棒加入“可燃中子毒物”，避免民用核燃料的“不可燃中子毒物”累積，延長壽命；

4、耐壓殼內(nèi)增設(shè)中子屏蔽。早期蘇聯(lián)民用反應(yīng)堆只采用不銹鋼外殼，因此中子照射10年后有開裂風(fēng)險(xiǎn)，這樣結(jié)構(gòu)壽命較長，可達(dá)20-30年不必更換核燃料。最新的福特級(jí)航母和哥倫比亞級(jí)核潛艇采用50年一次加滿設(shè)計(jì)，即下水到退役無需更換核燃料。

不過，美國核反應(yīng)堆發(fā)展至今也是歷經(jīng)了多次波折才有如今的成就。

在企業(yè)號(hào)服役時(shí)，美國當(dāng)時(shí)還沒有足夠發(fā)動(dòng)整個(gè)航母的大型反應(yīng)堆技術(shù)，同時(shí)美國也尚無驅(qū)動(dòng)大型核動(dòng)力水面艦艇的經(jīng)驗(yàn)。因此，企業(yè)號(hào)設(shè)計(jì)方采用了傳統(tǒng)的常規(guī)蒸汽輪機(jī)航母設(shè)計(jì)方案，在傳統(tǒng)8臺(tái)鍋爐4軸4槳基礎(chǔ)上，把8臺(tái)鍋爐替換為8個(gè)反應(yīng)堆及熱交換器模組，每個(gè)模塊輸出功率35000馬力，工作溫度275-285攝氏度，工作壓力4兆帕（600psi），達(dá)到了當(dāng)時(shí)美國核潛艇反應(yīng)堆2.5倍出力（1960年代美國鰹魚級(jí)核潛艇用的S5W西屋反應(yīng)堆最大出力15000馬力），8臺(tái)合計(jì)輸出動(dòng)力28萬馬力，足以讓巨大的企業(yè)號(hào)航母開到33節(jié)最大速度。

然而，由于設(shè)計(jì)年代很早，而且為了壓縮體積采用了93%高濃度鈾235金屬基燃料，企業(yè)號(hào)反應(yīng)堆一直工作不如人意，1964年，僅僅服役3年不到的企業(yè)號(hào)就不得不開始第一次大修和更換核燃料，1969-1970年進(jìn)行第二次更換核燃料，這次更新的燃料組件預(yù)計(jì)可用10年，此后平均10年更換一次核燃料。2005年，企業(yè)號(hào)在紐波特造船廠遭遇了歷史上最嚴(yán)重危機(jī)：因?yàn)楹降烙?jì)算錯(cuò)誤，船體在船廠意外撞擊沙洲，導(dǎo)致8臺(tái)反應(yīng)堆瞬間全部停機(jī)，此后3小時(shí)一直使用應(yīng)急電源。雖然之后成功修復(fù)反應(yīng)堆，但老化的船體保養(yǎng)費(fèi)用日益增加，2010估算保養(yǎng)一次高達(dá)6億美金，于是美國決定將其退役。

退役之后，企業(yè)號(hào)8臺(tái)反應(yīng)堆變成了棘手的東西。由于美國歷史上從未拆除過如此之大的核動(dòng)力軍艦，沒有任何拆船廠船塢裝得下帶著反應(yīng)堆的企業(yè)號(hào)。而且，就算找民營拆船廠，也沒法把嚴(yán)重污染的核動(dòng)力組件安全卸載并轉(zhuǎn)移到華盛頓州的漢服德核武器工廠的填埋場(chǎng)。因此，迄今為止企業(yè)號(hào)光禿禿的船體仍停留在她的誕生地——紐波特造船廠，至2034年前都不會(huì)進(jìn)入最終拆解階段，為了不讓報(bào)廢船殼帶著核反應(yīng)堆沉入海底，美國不得不每年繼續(xù)投入數(shù)千萬美元繼續(xù)保護(hù)船體。

從頻繁的大修記錄也看的出企業(yè)號(hào)坎坷的一生。根據(jù)維基百科：

April 1962 to June 1962 – Post Shakedown Availability

November 1964 to July 1965 – Refueling and Complex Overhaul – mast raised, second yardarm added.

June 1966 to September 1966 – Overhaul – waist catapult bridle catcher removed; 2 Mk-25 BPDM added.

July 1967 to September 1967 – Limited Availability

July 1968 to September 1968 – Overhaul

January 1969 to March 1969 – Repairs – repairs to explosion and fire damage.

August 1969 to January 1971 – Refueling and Complex Overhaul

March 1972 to May 1972 – Selected Restricted Availability

July 1973 to February 1974 – Selected Restricted Availability

July 1975 to November 1975 – Selected Restricted Availability

May 1977 to July 1977 – Selected Restricted Availability

January 1979 to February 1982 – Complex Overhaul – mast replaced; ECM dome removed; SPS-32/33 arrays replaced with SPS-48/49; 3 CIWS added; forward port sponson added; forward starboard sponson with Mk-29 added; aft port BPDM replaced with Mk-29; aft starboard BPDM removed.

May 1983 to September 1983 – Selected Restricted Availability

November 1985 to January 1986 – Repairs – hull/keel/propeller repairs from collision with Cortes Bank, Channel Islands, California.

September 1986 to March 1987 – Selected Restricted Availability

October 1988 to April 1989 – Selected Restricted Availability

October 1990 to September 1994 – Refueling and Complex Overhaul – aft boarding dock added.

February 1997 to August 1997 – Selected Restricted Availability

June 1999 to December 1999 – Selected Restricted Availability

January 2002 to May 2003 – Selected Restricted Availability

September 2004 to October 2005 – Selected Restricted Availability – RAM replaces CIWS at forward port sponson; RAM added to aft starboard sponson.

May 2006 to November 2006 – Selected Restricted Availability

April 2008 to April 2010 – Selected Restricted Availability

以上合計(jì)，企業(yè)號(hào)一共在51年服役時(shí)間里，進(jìn)行了236個(gè)月的大修，相當(dāng)于20年時(shí)間（占總服役時(shí)長的40%）用來修理和改裝。由此可見，企業(yè)號(hào)本身的服役就是一路坎坷的歷程。與之同時(shí)服役的另一艘采用西屋公司同類反應(yīng)堆的長灘號(hào)巡洋艦，也是一生問題不少，1995年退役后，擱置到2012年報(bào)廢，但由于殘留輻射，迄今部分核心艙室也未能拆除。

在這之后，美國航空母艦汲取了教訓(xùn)，改用兩臺(tái)550MW的A4W反應(yīng)堆，輸出功率28萬馬力（208兆瓦），替代了以前的8臺(tái)反應(yīng)堆布局。而最新的福特級(jí)航母，則采用2臺(tái)750MW的A1B反應(yīng)堆，并采用“一次裝料設(shè)計(jì)”，服役期限內(nèi)理論上無需更換核燃料。

蘇聯(lián)艦載反應(yīng)堆：坎坷中走來

早在美國建設(shè)長灘號(hào)和企業(yè)號(hào)的時(shí)候，大洋彼岸的紅色帝國也開始了雄心勃勃的核動(dòng)力艦隊(duì)的建設(shè)。但由于赫魯曉夫?qū)Υ笮退媾炌У钠?，蘇聯(lián)長期只發(fā)展核潛艇，而第一代水面核動(dòng)力艦艇也只能以“破冰船”形態(tài)建造。因此1959年，蘇聯(lián)第一艘核動(dòng)力破冰船——列寧號(hào)下水服役了，它也成為第一艘服役的核動(dòng)力水面艦艇。

列寧號(hào)一開始采用了3臺(tái)民用壓水堆改裝的OK-150反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆只用5%低濃縮鈾，填充85-95千克鈾燃料，一共219支燃料棒，每個(gè)反應(yīng)堆熱功率90MW。由于采用低濃縮鈾，該船必須經(jīng)常更換核燃料。該船最大特色是采用了類似美國列克星敦號(hào)和如今福特號(hào)的“電傳動(dòng)”，3臺(tái)反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，再通過發(fā)電機(jī)變?yōu)殡娏?，再推?dòng)3個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)3軸推進(jìn)，這樣有利于破冰時(shí)頻繁調(diào)整功率。然而他服役僅僅6年就發(fā)生了嚴(yán)重事故：在2號(hào)反應(yīng)堆更換核燃料時(shí)，工人竟然在未拔出燃料棒的情況下就排放了冷卻水，衰變熱導(dǎo)致了堆芯熔化，多達(dá)124支燃料棒損壞。于是蘇聯(lián)不得不拆掉2號(hào)反應(yīng)堆，填充水泥后沉入海底（當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)流行海拋核廢料）。1967年，又發(fā)生一次1回路泄露，這次破壞了大部分設(shè)備，因此列寧號(hào)不得不在1970換掉所有反應(yīng)堆，更換2臺(tái)OK-900反應(yīng)堆，燃料改為90%濃度核燃料150千克，功率提升到171兆瓦。至此以后沒有太多問題，用到1989退役，如今無害化后作為浮動(dòng)博物館供人參觀。此后得益于列寧號(hào)經(jīng)驗(yàn)，蘇聯(lián)和當(dāng)代俄羅斯都一直建設(shè)核動(dòng)力破冰船，以便維持北極航道暢通。

得益于破冰船的成果，蘇聯(lián)決定開發(fā)更大的軍用反應(yīng)堆，這就是基洛夫級(jí)和烏里揚(yáng)諾夫斯克號(hào)的KN-3反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆熱功率300兆瓦，比列寧號(hào)更換的OK-900反應(yīng)堆和阿庫拉級(jí)的OKB-650大了60%，達(dá)到長灘級(jí)C1W反應(yīng)堆水平，基洛夫級(jí)配備2臺(tái)KN-3，可以以20海里速度全球巡航。不過，20節(jié)最大速度顯然無法達(dá)到作戰(zhàn)速度，所以基洛夫級(jí)還擁有傳統(tǒng)蒸汽鍋爐，當(dāng)鍋爐和反應(yīng)堆都提升到最大功率時(shí)，軍艦即可以32節(jié)速度前行。到了烏里揚(yáng)諾夫斯克號(hào)時(shí)，它配備了4臺(tái)KN3反應(yīng)堆，就可以讓這艘航母不依賴燃油鍋爐達(dá)到30節(jié)最大速度。

雖然KN-3功率已經(jīng)基本滿足驅(qū)動(dòng)核動(dòng)力軍艦，但是這種反應(yīng)堆自身也存在一些問題。1990年，基洛夫號(hào)在地中海發(fā)生反應(yīng)堆事故，由于蘇聯(lián)解體，該艦未能修理，只得在2016宣布退役拆解；1998年擱置的“伏龍芝”號(hào)（拉扎諾夫上將）在2018年也傳出大修無望準(zhǔn)備拆除。

法國：獨(dú)苗戴高樂

雖然法國是民用核電的翹楚，世界核試驗(yàn)第三多，具備良好的海基核報(bào)復(fù)能力的大國，但受制于法國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事定位，法國核動(dòng)力航母計(jì)劃幾經(jīng)波折，一直到冷戰(zhàn)后才誕生了自己的核動(dòng)力航母——戴高樂號(hào)。

法國在核潛艇反應(yīng)堆有自己獨(dú)特的一面，早在1966年，法國可畏號(hào)核潛艇采用的核反應(yīng)堆就達(dá)到了16000馬力，和中國091的反應(yīng)堆，美國S5W反應(yīng)堆，蘇聯(lián)VM-4反應(yīng)堆在同一水平；到了1993年服役的凱旋級(jí)上，它配備了K15式150MW反應(yīng)堆，動(dòng)力輸出可達(dá)30000KW（約40000馬力）。不過，法國人到那時(shí)候還沒有水面艦艇采用核動(dòng)力的先例。因此，法國人決定，用K15反應(yīng)堆直接驅(qū)動(dòng)40000噸的戴高樂號(hào)核動(dòng)力航母。

但是，150MW熱功率反應(yīng)堆在潛艇尚且是中游水平，到了航母則完全就是不敷使用的典型，實(shí)際性能僅僅和企業(yè)號(hào)A2W性能相當(dāng)。這樣一來，兩臺(tái)反應(yīng)堆只能給戴高樂號(hào)提供80000馬力功率，還不到前代克萊蒙梭的70%，最大航速也僅有25節(jié)（官方聲稱可達(dá)27節(jié)），是二戰(zhàn)后新建航母速度最慢的，也是二戰(zhàn)以來最慢的艦隊(duì)航母之一，僅僅和日本海軍“大鷹”級(jí)航母相當(dāng)。同時(shí)，由于美國只出口給他早期型的C-13彈射器，使得它無法起飛超過25噸的大型飛機(jī)（E-2C和陣風(fēng)都是25噸左右），連美國新型F/A-18E和F-35C都不能在上面彈射起飛，這限制了它未來的發(fā)展。

更糟糕的是，由于法國人大型項(xiàng)目管理不善（冷戰(zhàn)后整個(gè)歐洲大型投資項(xiàng)目都有類似問題），戴高樂號(hào)工期一拖再拖，2001年才達(dá)到服役狀態(tài)，而其中最嚴(yán)重莫過于2000年11月9日前往美國的大西洋試航中，左側(cè)螺旋槳突然破裂，被迫返回土倫檢修。檢修結(jié)果是螺旋槳生產(chǎn)商——大西洋工業(yè)集團(tuán)提供的銅鋁合金螺旋槳在運(yùn)轉(zhuǎn)中的氣泡“空蝕”問題比預(yù)計(jì)嚴(yán)重很多，極易導(dǎo)致螺旋槳破裂。而更嚴(yán)重的是，2000年大西洋工業(yè)公司早已破產(chǎn)，螺旋槳的設(shè)計(jì)資料和生產(chǎn)資料也在大西洋工業(yè)破產(chǎn)倒閉時(shí)被員工一把火燒了，于是重新制造螺旋槳變的不可能。于是，2001年“服役”的戴高樂被迫用著克萊蒙梭和福熙號(hào)拆下的螺旋槳，在本來動(dòng)力就不夠的情況下還用舊的螺旋槳的惡果就是速度僅僅能達(dá)到25.2節(jié)，滿載甚至跑不到這個(gè)速度。到了2007年，法國人總算搞出來能用的螺旋槳，換掉了超期服役（或者是“退休返聘”）的舊螺旋槳，但飛機(jī)機(jī)隊(duì)仍然混著用陣風(fēng)和超級(jí)軍旗飛機(jī)，一直到2018年才退役所有的超級(jí)軍旗。

法國核動(dòng)力航母一波三折的服役可見，在并非需要持續(xù)海外部署的情況下，研發(fā)核動(dòng)力航母性價(jià)比和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均遠(yuǎn)大于常規(guī)航母，英國伊麗莎白女王級(jí)航母選擇常規(guī)動(dòng)力也是同樣原因。

綜上所述，我們就能總結(jié)出艦載反應(yīng)堆的難點(diǎn)：

1、體積小，能量密度大。

由于大型軍艦需要的動(dòng)力遠(yuǎn)大于核潛艇，因此核動(dòng)力戰(zhàn)艦的反應(yīng)堆功率都是同時(shí)代核潛艇的1.5-2.5倍功率，但考慮到軍艦需要的抗沉設(shè)計(jì)，航母核動(dòng)力艙不宜太大，以便進(jìn)水時(shí)能夠控制海水蔓延，因此水面艦艇往往需要高濃縮鈾，提升功率密度，但同時(shí)也加大了難度；

2、水面航行時(shí)的液面和其他設(shè)備穩(wěn)定性。

由于海面波濤洶涌，艦載反應(yīng)堆的工作狀況比起水下航行的核潛艇更加惡劣。在劇烈顛簸的海面上，壓水堆二回路熱交換器的液面也會(huì)同步發(fā)生顛簸，同時(shí)一回路受到不斷變化的傾斜角和重力影響，難以維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要一回路泵特別的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

同時(shí)，由于堆芯也會(huì)不斷顛簸和傾斜，這就要求停堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮傾斜時(shí)插入控制棒緊急停堆的安全性，單獨(dú)靠重力下落控制棒的設(shè)計(jì)無法用于艦載反應(yīng)堆。

3、退役困難。

我們知道，核動(dòng)力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)幾十年后不可避免有很多殘余核輻射，而處置核廢料，廢棄核動(dòng)力設(shè)備難度又很大，大型核動(dòng)力軍艦更是如此。時(shí)至今日，美國企業(yè)號(hào)拆除反應(yīng)堆工程尚未開始，而長灘號(hào)的部分受污染分段也沒拆解干凈，基洛夫號(hào)和伏龍芝號(hào)宣布退役兩年來也沒開始實(shí)質(zhì)性拆解工作。由此可見，大型核動(dòng)力軍艦拆解往往不亞于建設(shè)的難度。