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以氦氣作為工作氣體的核反應堆可助中國造核轟炸機
2011-10-26 20:43:03
澳洲媒體報道：中國近年來在以氦氣作為工作氣體的高溫氣冷核反應堆的技術和小型化上取得了重大進展，已基本具備了用之打造一款戰略轟炸機的能力。
上世紀美國和前蘇聯一直試圖打造一款核動力推動的戰略轟炸機，但受限於當時的核反應堆技術限製均無果而終。
核動力轟炸機是超級大國戰略空軍的夢想，因為核動力轟炸機具有超強驅動力，不受航程限製，且不需頻繁加油，具有無可比擬的戰略優勢。所以，在上個世紀，美國和前蘇聯都曾在這方麵做出過很多嚐試。但由於時代限製，當時的飛機無法攜帶數百噸的反應堆和防護裝置，加之反應堆的安全性也無法保證，所以這些早期嚐試並未成功。不過，由於核動力轟炸機具有大範圍的動力和軍事戰略優勢，所以各國戰略家一直未放棄這一嚐試。
近年來，隨著反應堆技術的進步，堆芯越來越小，結構也更加緊湊及合理，而且安全性也取得了很大的進步，中國的氣冷反應堆在安全及效能方麵均取得了重大進展，有消息稱中國正在準備將其應用於核潛艇。這些技術進步重新燃起了中國核動力轟炸機的夢想。
中國的氣冷反應堆采用氦氣作為工作氣體，氦氣是一種惰性氣體，具有神奇的特性，不會成為次級輻射產生的反應燃料和輻射照射，因此反應堆不需要全麵輻射保護，大大減少了需保護的區域，輻射防護僅限於堆芯體本身，使鉛冷反應堆、壓水反應堆可得到必要保護。而且，幾何形金屬堆(geometric metal heap)的重量必定會得到大幅度降低，且反應堆體積也會根據航空需減小。這是一個很大的性能優勢，其他的反應堆無法與之相媲美。這就使氣冷反應堆所需防護的鉛板等比壓水堆和金屬堆都要少很多，反應堆的重量和體積都大幅度下降，使其在航空方麵的運用成為可能。
中國的氣冷反應由兩台渦輪發動機加熱以產生機械能，首先反應堆內氦氣會被加熱至近千度，實現高溫及熱氦壓力。在進入蒸汽渦輪機後，40%的高溫及熱氦壓力熱會轉化為機械能，而後氦氣溫度會降低至400至500度。之後，氦氣進入熱交換器，80%的氦熱會在接下來的數年中不斷循環，而蒸汽渦輪機仍負責將熱能轉化為機械能。這種轉換使兩個氣冷反應堆動力係統的全麵熱效率達到60%以上。蒸汽渦輪機或壓縮機能夠直接催動軸流風扇，推進轟炸機。
不過，氣冷反應堆也存在缺點，即冷卻過程不但需要低溫氦氣而且必須進行壓縮，而且存儲氦氣也要占據較大空間。對潛艇來說，由於需要在存儲及循環利用之前進行壓縮，因此要困難得多；但是對大型艦船而言，這並非什麽麻煩的工作，因為氦氣密度較低，所以能夠進行大批量存儲，而且存儲氦氣能在很大程度上能夠抵消艦體浮力。鑒於轟炸機通常在溫度處於零下20-40度的同溫層飛行，因此在穿越空氣的過程中，核動力係統所產生的餘熱便會被冷卻，而且這也有助於核動力係統正常運行。
雖然當前的氣冷反應堆動力係統比大型航空噴氣發動機還要重，但憑借技術優勢便能將氣冷反應堆的重量控製在100噸以內。目前，大型飛機所需燃油通常都在100噸以上，例如最大起飛重量為560噸的A-380就需200噸燃油，這比噴氣燃料甚至核動力係統都重得多。而且，大量的燃料消耗不僅會產生眾多溫室氣體，而且還會使得轟炸機本身成為巨大的燃燒彈，從而不得不增加所配備安全裝備的數量，致使轟炸機的多餘重量增加。
而相比之下，核動力係統的優勢則明顯得多。首先，大量且持久的動能可使轟炸機飛行數天甚至數月，這也是核動力係統的最大優勢。其次，隻有在缺少潤滑劑或消耗件受損的情況下，飛機才需要返回地麵進行供給或維修；而且，核動力係統不會產生溫室氣體，所以不會汙染大氣層，比石油能更環保。安全方麵，隻要氣冷反應堆足夠堅固，即使發生墜機事件，隻要反應堆沒有受到損壞，就不會造成核汙染，由於氦氣是惰性氣體，所以也不容易起火。美國曾發生過核炸彈意外從飛機上墜落的事件，但核彈卻安全著地，並未爆炸。所以，隻要設計得當，就能夠確在墜機事故中保核反應堆萬無一失。即便飛機在戰鬥中被導彈擊中，其生存能力也比常規轟炸機要強的多，因為核動力轟炸機起火的概率比常規轟炸機要低的多。
綜上所述，就技術方麵而言，生產核動力飛機已沒有太多的技術因難，接下來所需要的就是觀念的轉變和決心。文章稱，中國航空發動機技術與西方國家相比有較大差距，但是在氣冷式反應堆方麵，中國的技術水平是領先的，如果氣冷式反應堆技術應用到大型飛機領域，就能夠使中國獲得空前優勢。因為國際航空工業對大型商業飛機的限製很多，所以中國可以首先在轟炸機上使用核動力，造出超重核動力戰略轟炸機。
上世紀美國和前蘇聯一直試圖打造一款核動力推動的戰略轟炸機，但受限於當時的核反應堆技術限製均無果而終。
核動力轟炸機是超級大國戰略空軍的夢想，因為核動力轟炸機具有超強驅動力，不受航程限製，且不需頻繁加油，具有無可比擬的戰略優勢。所以，在上個世紀，美國和前蘇聯都曾在這方麵做出過很多嚐試。但由於時代限製，當時的飛機無法攜帶數百噸的反應堆和防護裝置，加之反應堆的安全性也無法保證，所以這些早期嚐試並未成功。不過，由於核動力轟炸機具有大範圍的動力和軍事戰略優勢，所以各國戰略家一直未放棄這一嚐試。
近年來，隨著反應堆技術的進步，堆芯越來越小，結構也更加緊湊及合理，而且安全性也取得了很大的進步，中國的氣冷反應堆在安全及效能方麵均取得了重大進展，有消息稱中國正在準備將其應用於核潛艇。這些技術進步重新燃起了中國核動力轟炸機的夢想。
中國的氣冷反應堆采用氦氣作為工作氣體，氦氣是一種惰性氣體，具有神奇的特性，不會成為次級輻射產生的反應燃料和輻射照射，因此反應堆不需要全麵輻射保護，大大減少了需保護的區域，輻射防護僅限於堆芯體本身，使鉛冷反應堆、壓水反應堆可得到必要保護。而且，幾何形金屬堆(geometric metal heap)的重量必定會得到大幅度降低，且反應堆體積也會根據航空需減小。這是一個很大的性能優勢，其他的反應堆無法與之相媲美。這就使氣冷反應堆所需防護的鉛板等比壓水堆和金屬堆都要少很多，反應堆的重量和體積都大幅度下降，使其在航空方麵的運用成為可能。
中國的氣冷反應由兩台渦輪發動機加熱以產生機械能，首先反應堆內氦氣會被加熱至近千度，實現高溫及熱氦壓力。在進入蒸汽渦輪機後，40%的高溫及熱氦壓力熱會轉化為機械能，而後氦氣溫度會降低至400至500度。之後，氦氣進入熱交換器，80%的氦熱會在接下來的數年中不斷循環，而蒸汽渦輪機仍負責將熱能轉化為機械能。這種轉換使兩個氣冷反應堆動力係統的全麵熱效率達到60%以上。蒸汽渦輪機或壓縮機能夠直接催動軸流風扇，推進轟炸機。
不過，氣冷反應堆也存在缺點，即冷卻過程不但需要低溫氦氣而且必須進行壓縮，而且存儲氦氣也要占據較大空間。對潛艇來說，由於需要在存儲及循環利用之前進行壓縮，因此要困難得多；但是對大型艦船而言，這並非什麽麻煩的工作，因為氦氣密度較低，所以能夠進行大批量存儲，而且存儲氦氣能在很大程度上能夠抵消艦體浮力。鑒於轟炸機通常在溫度處於零下20-40度的同溫層飛行，因此在穿越空氣的過程中，核動力係統所產生的餘熱便會被冷卻，而且這也有助於核動力係統正常運行。
雖然當前的氣冷反應堆動力係統比大型航空噴氣發動機還要重，但憑借技術優勢便能將氣冷反應堆的重量控製在100噸以內。目前，大型飛機所需燃油通常都在100噸以上，例如最大起飛重量為560噸的A-380就需200噸燃油，這比噴氣燃料甚至核動力係統都重得多。而且，大量的燃料消耗不僅會產生眾多溫室氣體，而且還會使得轟炸機本身成為巨大的燃燒彈，從而不得不增加所配備安全裝備的數量，致使轟炸機的多餘重量增加。
而相比之下，核動力係統的優勢則明顯得多。首先，大量且持久的動能可使轟炸機飛行數天甚至數月，這也是核動力係統的最大優勢。其次，隻有在缺少潤滑劑或消耗件受損的情況下，飛機才需要返回地麵進行供給或維修；而且，核動力係統不會產生溫室氣體，所以不會汙染大氣層，比石油能更環保。安全方麵，隻要氣冷反應堆足夠堅固，即使發生墜機事件，隻要反應堆沒有受到損壞，就不會造成核汙染，由於氦氣是惰性氣體，所以也不容易起火。美國曾發生過核炸彈意外從飛機上墜落的事件，但核彈卻安全著地，並未爆炸。所以，隻要設計得當，就能夠確在墜機事故中保核反應堆萬無一失。即便飛機在戰鬥中被導彈擊中，其生存能力也比常規轟炸機要強的多，因為核動力轟炸機起火的概率比常規轟炸機要低的多。
綜上所述，就技術方麵而言，生產核動力飛機已沒有太多的技術因難，接下來所需要的就是觀念的轉變和決心。文章稱，中國航空發動機技術與西方國家相比有較大差距，但是在氣冷式反應堆方麵，中國的技術水平是領先的，如果氣冷式反應堆技術應用到大型飛機領域，就能夠使中國獲得空前優勢。因為國際航空工業對大型商業飛機的限製很多，所以中國可以首先在轟炸機上使用核動力，造出超重核動力戰略轟炸機。
