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澎湃防务

防务前沿|美军盯上移动式核反应堆,动能武器将迎来黄金搭档

澎湃新闻特约撰稿 兰顺正

2019-12-03 07:57  来源:澎湃新闻

据美国海军学会网站近期报道,BWXT公司正在开发一种卡车大小的移动式微型反应堆,可为美国前线军事基地、定向能武器以及执行深空探险任务提供充足的电能。该公司称,将在2020年使微型反应堆从概念提议进入到现实研发阶段。不难看出,一旦移动式微型反应堆真的研发成功,将会对未来战争产生不小的影响。
“移动核电站”东山再起
与美国海军的艇用核动力反应堆项目同步,美国陆军上世纪50年代就开始对于小型核电站的探索。1952年,美国陆军启动了“陆军核电计划”,主要目的是利用核能发电来满足的陆军基地的能源供给,减轻甚至摆脱对柴油等化石燃料的依赖,大幅简化燃料后勤线路,并由此提高后勤保障能力。1957-1977年间,美国几家主要核能企业为美国陆军设计开发了十余个小型核电站实验产品,但出于当时技术的限制、对于安全性的担忧以及经费等问题,美国陆军最终停止了此类项目的研发。
美国军方对微型反应堆重新产生了的兴趣
近年来,随着技术的进步和国际环境的变化,美国军方对微型反应堆又重新产生了的兴趣。在今年年初,美国国防部战略能力办公室正式提出了“微型移动核反应堆”的信息请求书(RFI)。按该部门的说法,参与竞标的移动式核电站“可以满足在快速反映情况下解决电力需求的设计”。具体要求为:功率方面,核电站需产生1~10兆瓦的电力;重量和尺寸方面,核电站总重量不超过40吨,且可通过卡车、货船或C-17运输机运往前线;冷却方式方面,核电站使用被动空气冷却而非水冷;安全性方面,即便堆芯熔毁失去电力时,核电站也不能丧失冷却能力;寿命方面,核反应堆应保证在不更换核燃料的前提下运行3年;部署时间方面,核电站的安装应在3天之内完成,停堆和拆除装置的总时间不应超过7天。
当时根据战略能力办公室的设想,此类反应堆将被应用于向位于伊拉克/叙利亚和阿富汗等战争地区的前哨基地供电,以降低常规燃料的补给需求。同时信息请求书中还要求,反应堆也可以运往如地震,飓风或洪水等灾区,为人道主义援助和救灾提供动力。此次文中开头提及的BWXT公司,是美国海军核动力舰船反应堆及其核部件与核燃料的主要供应商,已开展多年微型反应堆研究,目前其宣布的正在研发的移动式微型反应堆,显然与战略能力办公室的招标案相对应。
战争规则“改变者”
移动式微型反应堆如果问世,有可能成为未来战争规则的“改变者”。
从战术角度,微型反应堆可以有效缓解军队的“电荒”。众所周知,目前部队装备的新型雷达系统、光电系统耗电量巨大,在高强度对抗情况下,要维持其正常运行将耗费海量的电力资源,而像激光、电磁炮等高能武器更是用电大户。电力缺口制约了新概念武器的应用,如美海军早已试验成功了激光武器,但据称海军目前在新型驱逐舰上部署的定向能武器难以获得充足的电力保障,尤其是阿利•伯克级Flight III型驱逐舰在运行AN/SPY-6防空反导雷达时耗能巨大,无法满足舰上的定向能武器和其他系统的电力需求。
有报道指出,在今年9月美国海军将思罗普•格鲁曼公司制造的一台大功率激光器装载于“波特兰”号两栖攻击舰上进行试验,报道称,这套系统的激光束功率可高达150千瓦,能够在瞬间高效摧毁小型船只和无人机,而海军之所以选择25000吨排水量的“波特兰”号作为平台,是因为其拥有有效的空间和备用电力来承载跟拖车大小差不多的激光武器。前后对比,不难发现高能激光武器上舰可谓举步维艰。再以电磁炮为例,这种武器耗电和瞬时电流水平也很高,传统舰艇的动力-电力架构很难满足这样苛刻的条件。鉴于当前美国专门为其量身打造的朱姆沃尔特级驱逐舰尚且只能用常规舰炮充数,所以电磁炮要想装上普通舰艇也是障碍重重。
美国激光武器已经开始实战部署
而微型反应堆将会降低各种新概念武器的应用门槛。以上文中美海军150千瓦激光器为参照,按当前的固体激光技术光电转换率在10%已属难得,而据预测将来可最高达到40% ,如果取其中间值25%,那么未来驱动这样一台激光器需要600千瓦电力,而一台10兆瓦(10000千瓦)功率的微型反应堆在理论上就可以驱动10台以上的激光器持续射击,同时还有余额供应舰上其他电力需求,再加上微型反应堆体积、重量都有限,所以能轻易的将普通舰船打造成高科技的“海上堡垒”。以此类推,除海军外,空军也能将微型反应堆与重型运输机或直升机相结合,成为“飞行电厂”或空中“激光炮艇”。而陆军有了这种可以随行的“核充电宝”,就能在基地部署和高能武器的使用上更具灵活性,可以说移动式微型反应堆是动能武器的“黄金搭档”。
从战略角度出发,在未来激光、电磁波等各种新概念武器所发挥的作用会越来越大,同时各种电力驱动的无人平台也将充斥于战场的各个角落,这样对能量尤其是电能需求将远超以往。那么战争中双方能量循环链条中的重要节点,如能量生成中心(发电厂)、能量传输通道(输电线路)就会成为敌之必攻而我之必救的重中之重,因为一旦这些目标被摧毁或者无法正常运作,就意味着在其供能范围内的所有相关能量用户都会面临“断炊”的危险。这一点相信很多《红警》游戏的玩家都有过切身的体会,在游戏中,电厂的多少直接影响到基地的规模和运作效率,如果电厂产能不足或受到攻击,会出现瞬间“黑屏”的现象(在科索沃战争中“断电战”已经初露端倪,在战争后期北约就将南联盟境内的电厂、变电所等作为袭击的重点)。而随着电厂直接变成了“油库”或“弹药库”,以上的场景在未来更不会是幻想。但是微型反应堆如果普及,届时就可以及时弥补因敌方的破坏或自然灾害造成的电力短缺,于军于民都大有裨益。
今年9月,中国首座铅铋合金零功率反应堆“启明星 III 号”
中国微型堆未来可期
由于微型反应堆的巨大价值,相关方都已经开始了努力。据报道,现在美国能源部正向工业界征寻微型堆技术建议,来自包括BWXT公司在内的14家公司提出了快速与热谱技术气冷堆、液态氟化冷却钍堆、固态快堆、超热谱堆、热管冷却堆等16项反应堆设计概念,功率范围在0.2~8兆瓦之间。
值得欣慰的是,除美国以外,近期中国在该领域也已经取得了进展。中核集团官网刊发消息称,在今年10 月 9 日中国首座铅铋合金零功率反应堆“启明星 III 号”实现临界。相比传统反应堆,铅铋合金熔点低、沸点高,因此铅铋合金反应堆具有更高的固有安全性和抵御严重事故的能力,更高的能量密度和更长的运行寿期。在应用方面铅铋合金反应堆既可以设计为百万千万级的大型电厂,也可设计为兆瓦级小型模块化核电源,甚至可作为移动式小型核电源,装载于普通尺寸的车辆。
综上,随着技术的不断成熟,微型反应堆必然在未来大放异彩。
(作者系察哈尔学会研究员)
责任编辑:谢瑞强
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