俄“永久性”潜艇核反应堆：文字游戏还是现实版“永动机”
俄罗斯北方舰队退役核潜艇的核反应堆间隔设备。
舰堆同寿——核反应堆的设计寿命与核潜艇或核航母基本一致，且在整个服役期内不需再为核反应堆重新装填核燃料。
俄罗斯国家原子能集团公司近日表示，该公司成功研制出可用于核潜艇的“永久性”核反应堆，“在研发核潜艇用永久核反应堆领域超过美国”。目前这种新型核反应堆已完成研制和国家试验工作，准备用于俄生产的第四代核潜艇。
国防科技大学国防科技战略研究智库王群教授表示，““永久性”核反应堆其实是一种夸张的说法。不应该有一种核反应堆中的核燃料能永久性使用，因为随着时间的推移，核燃料中维持可控链式裂变反应所需的核物质比重可能过低，产生的核能达不到要求，影响到核潜艇的正常运行，此时就需更换核燃料。”
王群指出，“俄新式核反应堆应该只是更大程度地延长了换料周期，这符合核潜艇或核航母反应堆当下所追求的发展理念——“舰堆同寿”。也就是说，核反应堆的设计寿命与核潜艇或核航母基本一致，且在整个服役期内不需再为核反应堆重新装填核燃料。”
核燃料更换影响成本与在航率
“民用核电站一般有多座反应堆，可以交替停机检修和换料。而且它们换料时只需部分更换燃料棒，而船艇用核反应堆则要将整个堆芯取出，十分麻烦，耗时费力。比如美国的尼米兹级航母大约13年换一次料，包括其他部分的维修一起需要35个月时间，这期间是不能使用的，所以核动力船艇在服役期内频繁换料是难以忍受的。”王群说。
早期核潜艇反应堆的核燃料使用周期并不长。就拿美国鲟鱼级攻击型核潜艇来说，它每8年就需要换料一次，在其整个服役期内，需要更换3—5次核燃料。每次换料对核潜艇来说不仅程序繁琐、风险较高、成本昂贵，而且时间较长，对潜航在航率影响很大。
核潜艇更换核燃料基本上是建造时安装反应堆的反过程。换料时，核潜艇要驶进专门的换料洞库，固定并浮在水面。由于设计紧凑，要切开核潜艇反应堆上方船体耐压壳板、拆除堆舱内反应堆顶部的有关部件、拆除反应堆顶盖等，然后使用专门的换料机构一组一组取出燃料元件。整个过程几乎要拆掉一半的耐压艇壳和大部分的反应堆部件。更为麻烦的是需等待反应堆冷却，并做好防止核泄漏的各项措施，换料完成后再恢复反应堆。
美国国家核安全局负责人曾表示，核潜艇更换核燃料，首先考虑的是成本。潜艇在服役期间更换核反应堆成本十分高昂，其次是潜艇在航率；更换核燃料，潜艇在很长时间内都无法投入使用。由于具备换料大修能力的船厂要优先保证航母维修，因此潜艇换料大修的时间可能长达一年或更多。
目前无法判断该技术实际水平
王群介绍，“一般来说，美国核潜艇寿命可以达到25—30年左右，甚至更长，理论上美国较新的核潜艇大都可做到整个服役期内不需重新装填核燃料，但核动力航母目前还不行。”
目前，弗吉尼亚级攻击型核潜艇是美国首款无需更换核燃料的核动力潜艇，其换料周期约为33年，而英国“机敏”级核潜艇也接近30年，基本可认为服役期内不用重装核燃料。当然，俄罗斯亚森级攻击核潜艇的燃料周期也能达到25年，基本实现了服役期内不需更换。不过，对于弹道导弹核潜艇来说，目前只有法国凯旋级换料周期可达25年，而美国俄亥俄级为15年，俄罗斯北风之神级只有10年左右。
“如果要延长换料周期，可以在核反应堆结构、包壳材料、控制技术以及长寿命堆芯设计、高性能燃料组件等方面做出优化和改进。比如，可以采用高浓缩燃料棒，美国船用反应堆的燃料浓度在93%以上，与武器级的浓度不相上下，确保了几十年不换料。核潜艇反应堆一般选用成熟度很高的压水堆，可在一定程度上提升反应堆的性能，延长核燃料更换周期。”王群说。
对于这一科研成果，俄罗斯北方舰队前司令维亚切斯拉夫·波波夫海军上将表示，目前世界上还没有类似的永久核反应堆。
王群指出，“从字面意思上看，他们应该是在某些具体技术上做出了重要改进和创新，大大延长了核燃料的更换周期。但因为透露的信息非常有限，目前还无法判断在技术上是否有根本性的变革。不过应该看到，过去在核反应堆技术上，俄罗斯与美国，甚至是与英国和法国都还存在差距，但此次经过某些技术改进，俄罗斯可能已经追赶了上来。”
核反应堆与艇同寿将提高作战能力
波波夫表示，核潜艇重新填装核燃料在海军中被称为“头号工作”，现阶段核潜艇每次更换核燃料需费时一个月，“永久性”核反应堆的发明可使核潜艇始终保持战斗力，对核潜艇整体作战实力的提升具有重要意义。
“核船艇换料周期一般都尽可能与它们本身的大修周期一致，这样能节省时间和成本。”王群说，“即便这样，每次换料大修期间，潜艇和航母都不能使用，就算是轮流进行，也大大影响了船艇的在航率和出勤率。为此，核潜艇都会最大限度的延长换料周期，甚至采用全服役周期反应堆，实现一次装填“永久使用”。”
目前，洛杉矶级攻击型核潜艇在其33年的服役期内只需更换1—2次核燃料，而最新一代核潜艇弗吉尼亚级不但反应堆设计寿命更长，且在整个服役期内都无需换料。
那么，这种“永久性”核反应堆能够投入使用的话，将在多大程度上提升核潜艇的作战效率和利用率呢？
王群指出，“如果可以实现服役期内无需换料，不但能降低风险和节约成本，还必将大大提高核潜艇的在航率和出勤率，并减少战备值班所需的核潜艇数量。”
波波夫也表示，根据核潜艇型号和运行状况，核燃料每5—10年重新填装一次，而重新填装核燃料需要约一个月时间。在此期间，舰队作战潜艇将减少一艘。而使用这种永久核反应堆，核潜艇利用率可提高数倍。
类似的计算可以引用美国2015年时的公开报道，时值美国开发出寿命长达40年的潜艇用反应堆，这应该也算是俄罗斯所称的“永久核反应堆”。
根据计划，下一代战略核潜艇“俄亥俄替代潜艇”首艇将在2031年开始服役值班。该潜艇服役后，预计在40年的整个服役期内都无需更换核燃料。相关负责人表示，“开发与艇同寿的核反应堆，可使美国海军利用12艘战略核潜艇满足过去需要14艘战略核潜艇才能完成的战略威慑任务，还可以使潜艇采办和全寿期费用降低400亿美元。”
（原标题：俄“永久性”潜艇核反应堆 文字游戏还是现实版“永动机”）
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