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中國工業全產業鏈催化下,新核潛艇終於要丟掉「大龜背」了

2024-07-13軍情

094型核潛艇 因 背 部 結 構 被 戲 稱 為

海軍核潛艇 發 展 迎 來 新 篇 章

中國 一 度 極 度 依 賴 引 進 核電 技 術 民用核電 落後也 影 響 了軍用 核 電 研 發

深圳大亞灣核電廠 為 例 它 的 建 造 工 程 始 於 九 十 年代。 起 初 與 中 開 展 民用核 合作的 案 例 然 而 在 初 階 段 , 中國 的 工 程 技術人員幾乎 參與 機 組 建 設 其 角 色 更 多 局 限 於 外圍 結 構 的施工 層 面

初 期 大亞灣核電廠,中國技術人員參與 度 低

截 止 2015年,幾乎所有 新一代核 技術都 已 取 得 重 大 進 展 規 模 的 核電機組 項 目 遍 布 全國 地, 於 地 點 擇 相 對 那 麽 挑 剔 的釷 燃 料 反 應 工 廠 也在 持 續 設 以 進 行 實 際 運 營 驗證。 未 來 , 核電 設 施 的 選 址 有 望 擴 展 至 內陸 那 些 對水 相 對 較 低 的區

4.6% . 隨 著 新型 反 應 堆 設 計 的 普 及 ,如釷 堆和 , 它 們 有 望 脫 離 對 - 235 的 依 賴 , 引 領 未 來 的 能 源 格 局 資 源 問 題 將不 憂 慮

到2016年, 中 國 能 自 力 更 生 造 出 核電廠17 樣 關 鍵 器材。

包括:

反應堆壓力槽

蒸汽發生器

穩壓器

堆內構件

控制棒驅動機構

主管道

環吊

裝卸料機

主泵

核二、三級泵

核級閥門

汽輪機

發電機

汽水分離再熱器

海水迴圈泵

冷凝器

主控系統

在中國,核電器材的生產主要由東方、上海和哈爾濱這三大電力器材制造巨頭,以及第一、第二重型機械制造業的大型國有企業主導。 若幹大型企業集團掌控了核電的核心技術。

中國核電路線已實作多點跑通

主泵

作為核電廠的核心元件,主泵在核島的首回路體系中扮演著至關重要的角色。它的功能是驅動冷卻劑在RCP(反應堆冷卻劑系統)內部持續流動,不斷將爐心所產生的熱能傳輸至蒸汽發生器的二次側。因此,主泵對於維持核電廠的穩定執行和水迴圈過程的精確控制是不可或缺的。

2009年12月,國內首台百萬千瓦級核電主泵在四川德陽的東方電氣完成裝機。

中國攻克了核電核心技術。 (來自西西河文總)

反應堆壓力槽

60年壽命反應堆壓力槽現場制造探析

碩大容器正裝配,參照左下小工人可見其規模

這項技術與核潛艇緊密相連,得益於大型鍛造器材的進步,反應堆壓力槽的制造,包括上、下封頭的壓形、處理以及環縫焊接、接管段和安全段的連線工作均能得以流暢實施。 目前,中國的反應堆壓力槽主要供應商有上海鍋爐廠和東方鍋爐廠。

主控系統

目前,中國已經能夠全面供應具備百萬千瓦級規模的壓水堆核電廠的全數碼化控制系統,涵蓋了核島的安全與保護體系,常規島的操作管理系統,數據收集體系,控制棒精確操控系統,以及達到1E級標準的繼電器框架等各個環節。

國內核電產業上下鏈完整。

中國海軍在戰略核潛艇領域的弱勢,曾被視為其整體發展中的一大短板,然而隨著包括鋼鐵工業、大型金屬部件制造、重型泵推引擎、聲納技術、電子器材以及新型材料等多元行業的蓬勃發展,這一局面正在發生轉變,為核潛艇的發展註入了新的活力。

海軍最短的一版

先前,中國的戰略核潛艇在軍事愛好者中往往缺乏提振的信心。 自70年代投入使用的091型至90年代的092型潛艇,其初期發展階段在國際比較中僅被視為實驗性質的艦艇。

055大驅在批次下水

中國海軍的戰略核潛艇堪稱最具關鍵性的組成部份,無可替代。 在航母和神盾艦、在眾多常規潛艇競相服役的熱潮中,軍事愛好者普遍憂慮的是中國核潛艇的發展狀況,在國際五強中始終處於相對較後的地位。 不只在與英法的比較中處於劣勢,更顯著地落後於美國和俄羅斯。

美國的哥倫比亞級潛艇與俄羅斯的北風之神核潛艇並列為全球最頂尖的核動力潛艇。 中國的094型戰略導彈核潛艇與當前最尖端的水準仍存在顯著的差距。

094潛艇飽受批評,是技術限制時期的產物

軍事愛好者可能會對094型號潛艇有所詬病,主要是其外觀設計因容納大型巨浪-2導彈的需求,被迫做出了犧牲艇體流線型而采用顯著的隆起結構,即所謂的"大龜背",這在一定程度上影響了潛艇的外形美觀。 094的整體直徑11.對比之下,8米的耐壓船體直徑小於11米,而巨量2導彈的全長達到了13米,其尺寸顯然超出了潛艇容納的極限。 這種設計在初始階段就提升了潛艇的行進阻力,從而限制了其速度。

尤其,核潛艇水下航行時,龜背破水聲大,不利於隱蔽。

雜訊問題曾長期困擾中國潛艇。

中國核艇聲浪仍超不過俄早期核艇

中國首代核潛艇在水下產生的噪音高達150分貝,這一特性曾被美國和日本嘲諷為潛艇起航初期即能被他們輕易察覺。 雖然引進了094型潛艇,其噪音標準依舊保持在與美國70年代潛艇相當的水平。 在俄亥俄州,環境噪音水平顯示出顯著差異,其中95分貝被定為一個標準值,而094區域的噪音強度更是驚人,飆升至令人不適的120分貝。

英法核潛艇深海相撞

In 2009, the British "Astute" and French "Tireless" nuclear submarines collided in the Atlantic, both having failed to detect the submerged counterparts. 盡管這一情況顯得頗為棘手,但它揭示了兩國核潛艇極高的隱匿效能。

094型核潛艇被北約稱作「晉級」

同時,中國核潛艇的排水量相對較小(大約1萬噸,不及五大常任理事國的水平),這在一定程度上制約了其戰略打擊效能(中國一艘潛艇只能攜帶12枚導彈,而美國的俄亥俄級潛艇則能裝載24枚同等規模的導彈)。此外,潛艇內部的空間有限,導致艦員的生活條件受限。

蘇聯台風級核潛艇:水下的龐然大物

4.6其噸位已逼近輕型航母的級別。

現役台風級核潛艇正在建造中,其特征是采用雙殼結構

與美國的俄亥俄級潛艇相較量,台風級潛艇在尺寸上占據顯著優勢,幾乎是其兩倍之大;然而,兩者在核彈投射能力上卻不分伯仲。這主要歸因於當時的蘇聯在單殼耐壓技術上存在局限,因此選擇了采用雙殼結構作為妥協方案。 然而,潛艇的內部設施堪稱豪華,不僅設有專屬的軍官寢室,更有士兵活動中心和桑拿浴室增添舒適度。

技術儲備多元且完備

094型號潛艇的啟用日期是在2004年之後,然而具體的公開資訊卻是在很長一段時間後才披露的。 目前094型潛艇已經公開露面,預計其接續型號096核潛艇的開發行程不會落後,中國海軍裝備的整體提升顯著。鑒於戰略核潛艇與航空母艦和055型大型驅逐艦同等關鍵,我們必定會優先研發此類核心武器。

過去二十年,中國核工業實作了顯著的進步,廣泛探索了國內的各種技術路徑。 尤為值得註意的是,所有這些型號都已成功執行。

自主設計的華龍一號核電技術

這篇論文涵蓋了多種先進的核電機組設計:美國西屋公司的AP1000技術,其衍生產品CAP1400;中國的自主研發專案華龍一號,一種高溫氣冷堆;俄羅斯的標誌性VVER技術;還有法國的M310型號,以及中國對其的本土改良版本CPR1000和中廣核獨立研發的ACPR1000。

田灣、徐大堡核電廠采用VVER技術

中廣核主推CPR1000及華龍一號專案

霞浦核電廠的先進快堆CFR600已著手施工。

釷堆2021年在甘肅武威建成。

玲瓏一號:小型堆的典型代表

"昌江核電專案引進的商用模組化小型反應堆'玲瓏一號'ACP100,顯示出其潛在套用價值,特別適合於船舶領域的堆裝設計,'玲瓏'之名頗為貼切。" 對於096的動力系統提供了豐富的選擇。

中國可以從全國工業體系中為下一代戰略和攻擊潛艇挑揀最佳平台。

耐壓鋼體

中國作為頭號鋼鐵生產強國,不僅在鋼產量上獨占鰲頭,而且特種鋼種類繁多,異彩紛呈。 高強度的2000兆帕級耐壓鋼材現已實作生產,其效能超越了094型號中使用的800兆帕屈服強度鋼材。 該裝置的潛水能力可深入400至800米的海底,這一成就使得其在實際套用中超越了美國和俄羅斯,堪稱"海洋深處的隱秘力量"。

耐壓殼

設計大型卷板機的承壓工作台

大型耐壓殼體的加工工藝在潛艇制造中占據核心地位。 早些時候,國際上如瑞典的Ursviken卷板機制造商,對中國實施了嚴格的出口限制。 采用國外技術制造大型高壓力殼體的途徑已被證明不可行。

殼體由大直徑卷板加工而成

潛艇的堅固外殼形如具有肋骨的巨大圓管,其構造非比尋常,材料厚實且構造精密。外部包裹著降噪瓦片,內部則裝配了高強度的耐壓和防沖擊塗層,以及復雜的管道和電氣路線,包括訊號線,這些都極大地提升了制造的復雜性和技術要求。 13.5 原文:距離大約為米。 覆寫後:其長度大致在米的範圍內。

潛艇外形對降噪關鍵

自2014年以來,中國在大型卷板機器材技術上實作了突破,以前由瑞典、英國等國的技術壟斷已被打破,目前具備了生產13米以上大型殼體的能力。 與094型潛艇10米的直徑相比,新型潛艇將會有顯著的尺寸增長。

在保持潛艇原始長度的前提下,實作了40%的空間增長。 設想中,若對下代潛艇進行長度擴充套件,其相應的排水量將翻一番,達到驚人的20,000噸。 這一排水量與美國的俄亥俄級潛艇不相上下。

俄亥俄級戰略核潛艇的剖面圖如下。

俄亥俄級剖面

降噪技術

未來的潛艇設計無疑將以"水滴"形態為主導,鑒於其直徑的提升,這種設計預計將有效減少航行時的阻力並顯著降低水下噪音。 此外,094型號艇所采用的諸如浮動減震系統、自我迴圈核反應堆以及降噪材料等先進技術,無疑將被延續並套用於其下一代設計中。 憑借其卓越的外觀設計,這些技術的潛能有望得到全面釋放。

中船模型表明,「龜背」核潛艇將與下一代說再見

請簡要介紹一下自迴圈核反應堆的相關技術。 這項設計不依賴冷卻劑泵,而是利用冷卻水的天然對流來吸取核反應堆芯產生的熱量,從而顯著減少了核潛艇的聲學噪音。 另外,采用自然迴圈的核反應堆在遭遇停電的情況下,仍能確保核潛艇的持續執行。這意味著潛艇即使在不啟動冷卻劑泵的情況下,也能為推進系統供電,從而顯著減少了噪音產生。

去掉冷卻泵是自迴圈核反應堆的技術特征

無軸泵推

當前創新的無軸泵推進技術,其本質是摒棄了傳統的有軸泵推進系統中的驅動軸,這一變革直接消除了引發振動與噪音的主要因素,從而顯著提升了核潛艇的靜音效能,實作了最大程度的寧靜狀態。

無軸泵作用於環狀物體

主推動器主要依賴電機的力量來驅動內部的環形結構旋轉,其上配置的葉片巧妙地嵌入在環體中,中心區域保持開放。 這為潛艇的電力系統設立了嚴苛的標準,未來的反應堆驅動無疑需要達到或超過150兆瓦(法國和英國類似型號的水平)。

蓬勃的動力:

馬偉明院士詳解:中國核潛艇將采用無舵推進系統

馬偉明在2017年的言論表明,無軸泵推技術已經被套用於下一代潛艇的設計之中,象征著全電推進與綜合電力技術的潛艇套用已經啟動。自那時起,過去了整整七年。 馬院士的科研團隊的工作必然取得了顯著的進步。

在當代船舶中,電力器材的負荷強大,達到百兆瓦級別是普遍現象。 例如,驅逐艦裝備的有源相控陣雷達的峰值功率已經達到了驚人的數十兆瓦。 盡管核潛艇內部的電力需求相對溫和,但其內部裝備繁多,電力消耗量不容小覷。

現役094潛艇核動力不及「凱旋」級

在核動力輸出方面,中國094型反應堆的功率僅為25兆瓦,相比之下,法國凱旋級配備的K-15型反應堆顯示出顯著的優勢,其功率高達120兆瓦。進一步比較,美國俄亥俄級采用的S8G型壓水核反應堆則更為強勁,其功率達到了令人印象深刻的250兆瓦。

中國采用中壓直流推進「全電化」

當前,核電產業鏈的全面自給自足正推動我們向研發適用於潛艇的小型反應堆的目標邁進,可以預見的是,對於094型號潛艇的反應堆功率提升將得以實作。 Next-generation reactors are projected to surpass the Ohio- class's impressive 2.5 gigawatts, offering潛艇源源不斷的動力。

在采用全電驅動技術後,潛艇不再依賴於傳統的機械傳動系統,諸如齒輪箱、離合器以及傳動軸等元件也隨之被省略。 若缺失此類配備,自然而然地減少了空間占用,從而顯著提升了下一代船員在值勤時的舒適度。

美國朱姆禾特級驅逐艦DDG1000的全電力化嘗試遭受了挫折,頻繁的事故導致它目前主要滯留在港口。

全電推進、水面艦艇的套用已經廣泛積累了綜合電力管理系統的經驗。 鑒於潛艇的內部構造緊湊,且內建了眾多電子器械,如主動聲納系統,這些都對電力需求產生了顯著影響。 電源管理對於各類元件和器材的需求呈現出顯著的復雜性。 然而,鑒於中國當前的工程實力,上述難題均具備可解決性。

作為二次核打擊的關鍵力量,核潛艇承載著極高的機密性,其094型號的公開服役時間跨度超過十數年。 或許當096公開亮相之際,它已在深海長久地發揮震懾作用,而此時更先進的098型號的研發工作想必正在進行中。