為何只有美國航母和核潛艇用武器級濃縮鈾當燃料?


瀚海狼山認為,從尼米茲級核動力航母和弗吉尼亞級核潛艇以后批次,美國海軍越來越強調(diào)用武器級鈾235作為艦船反應(yīng)堆的燃料!追求越來越長的換料周期,提高出動效率。核動力航母和核潛艇換料都需要切割船體,航母一次換料就需要3年;而核潛艇一旦換料,就必須破壞耐壓殼,會讓核潛艇的安全系數(shù)大大降低,因此到了最新的弗吉尼亞級核潛艇,美國人已經(jīng)達到了核燃料——反應(yīng)堆殼體——艇體的壽命都是35年,潛艇全壽命期內(nèi)都不用換料了。
而尼米茲級航母的船體壽命是50年,使用20多年后,仍然必須換一次料,把反應(yīng)堆和燃料板一起換掉。福特號到2038年也是必須換料的。即使武器級鈾制成的燃料板不用換,反應(yīng)堆本身也很難有超過40年的安全壽命。弗吉尼亞級能做到30多年全不換,已經(jīng)是相當驚人了。

美國核動力航母和核潛艇堆芯都用武器級鈾燃料,像原子彈一樣爆炸的危險基本不存在。原子彈的核心是兩個近乎純鈾組成的金屬半球或者金屬環(huán)圓環(huán),引爆前還要用高能炸藥極度壓縮體積,才能超臨界爆炸。艦船核反應(yīng)堆雖然名義上用的是武器級鈾,但實際這些高濃度鈾金屬,已經(jīng)通過特殊工藝滲透進了鋯合金中,制成像餅干一樣的一片片燃料板,體積密度已經(jīng)大大分散,而且反應(yīng)堆中還有大量的冷卻劑和減速金屬,出現(xiàn)超臨界狀態(tài)幾乎沒有可能,更不會出現(xiàn)快中子瞬間集中鏈式反應(yīng),就沒有核爆炸的危險。
俄羅斯和其他3個核大國的核潛艇和其他核動力船舶,所用的核燃料的豐度,都沒有達到武器級鈾燃料的濃度,采用20%到40%的核燃料。
高豐度的鈾金屬在自然界根本不存在,天然鈾礦在自然界的豐度比黃金礦還低,因此工業(yè)和軍事上用的鈾235,等于是通過人力把鈾金屬的半衰期進行逆轉(zhuǎn)。一直逆轉(zhuǎn)到相當于40億年以前,這樣才得到武器級的鈾金屬塊。這個人工逆轉(zhuǎn)的過程,等于人為的往這些金屬里儲存能源。生產(chǎn)鈾235需要極大的電力,即使強大如美國,在冷戰(zhàn)高峰年代,也曾經(jīng)把全國發(fā)電量的六分之一用來提煉濃縮鈾,可見武器級鈾里面儲存了大量的電能?,F(xiàn)在用在核動力船舶上,其實是等于把這些電能再緩慢釋放出來。
用武器級鈾235當艦船燃料,能量密度高,壽命長,但提煉到如此高的濃度,單價那是相當?shù)捏@人,美國人用的起,是因為美國現(xiàn)在還有錢。特別是最近這些年,大量美國舊核彈頭到了服役壽命被拆解,可以直接取出內(nèi)部的超高濃縮鈾用來生產(chǎn)燃料板。

俄羅斯有更多的核彈頭同樣拆解了,俄羅斯人為何不直接用呢?很簡單,俄羅斯現(xiàn)在缺外匯,他拆出來的核武級鈾塊,自己不舍得用,摻點同位素,就全部出口到美國用來換綠紙!其他三大國也不用,在于原來生產(chǎn)的彈頭數(shù)量就比美俄少,即使有少量的拆了,又用來生產(chǎn)新彈頭,沒有太多剩余的武器級鈾可以鋪張浪費。不過美國這種用武器級濃縮鈾的做法也長久不了,因為成本實在是太高。到2030年以后,美國海軍也要恢復(fù)到用中度濃縮鈾。