北風(fēng)之神級(jí)核潛艇

第四代核反應(yīng)堆

20世紀(jì)80年代開始，前蘇聯(lián)開始設(shè)計(jì)第四代攻擊核潛艇（北德文斯克級(jí)、塞拉B型）、巡航導(dǎo)彈核潛艇（奧斯卡C型）與彈道導(dǎo)彈核潛艇（北風(fēng)之神級(jí)），與之配套的新一代反應(yīng)堆裝置是整體式的。這種布局配置明顯的優(yōu)點(diǎn)就是一回路在一個(gè)空間里（綜合體的殼體里），而且沒有大口徑的管道、連接管和閥門等裝備。這種動(dòng)力裝置在設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)考慮到了現(xiàn)代化的核安全要求。由于不需要外殼，整個(gè)反應(yīng)堆體積更�。ㄖ挥械谌�代反應(yīng)堆的三分之二，甚至更小些），自然循環(huán)能力非常強(qiáng)。

所謂自然循環(huán)能力是指在閉合回路內(nèi)依靠熱段（向上流）和冷段（向下流）中的流體密度差來實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)循環(huán)。如果堆芯結(jié)構(gòu)和管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理，就能利用這種驅(qū)動(dòng)推動(dòng)冷卻劑在一回路中循環(huán)，并帶走堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量，而不再使用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。當(dāng)時(shí)美國(guó)正在建造的海狼級(jí)就是采用了一體化自然循環(huán)壓水堆。前蘇聯(lián)自然不能落后。

當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)的目標(biāo)是有自然循環(huán)的時(shí)候，其滿功率可以達(dá)到30%至35%（美國(guó)的海狼級(jí)只有25%至30%），這可以保證北德文斯克級(jí)攻擊核潛艇在不開主泵情況下，擁有22節(jié)以上的航速，可以想象這對(duì)核潛艇意味著什么！

相比普通壓水堆，前蘇聯(lián)新一代一體化自然循環(huán)壓水堆還具有以下特點(diǎn)：

增長(zhǎng)堆芯壽命：反應(yīng)堆一次裝料所使用的時(shí)間稱為堆芯壽命。反應(yīng)堆壽命越長(zhǎng)不僅可以減少反應(yīng)堆換料的次數(shù)，更可以提高潛艇的在航率，也使得放射性廢物大量減少，減少了對(duì)潛艇進(jìn)行大切口的次數(shù)。為了達(dá)到堆芯壽命大幅度增加，設(shè)計(jì)局從設(shè)計(jì)長(zhǎng)壽命的燃料元件著手，研制新型耐腐蝕，耐輻射的材料，并使用濃度非常高的富集鈾。

安全與可靠性高：前蘇聯(lián)海軍力圖使新一代反應(yīng)堆在安全性與可靠性方面達(dá)到一個(gè)新的高度。新反應(yīng)堆可以在全艇斷電、冷卻劑斷流等情況下，堆芯都可以依靠自然循環(huán)導(dǎo)出余熱，并應(yīng)用非能動(dòng)安全系統(tǒng)，使得安全系統(tǒng)在各種事故條件下，都可以正常工作。

自動(dòng)化程度高：該反應(yīng)堆的自動(dòng)化程度超過以往任何一型反應(yīng)堆，不僅減少了人員數(shù)量，同時(shí)也減少了人員操作的可能性。

噪聲更低：核潛艇主要的噪聲源之一就是來自反應(yīng)堆的機(jī)械噪聲，新型自然循環(huán)反應(yīng)堆，配備了更好的隔聲減振和吸聲結(jié)構(gòu)，整個(gè)反應(yīng)堆的噪聲，計(jì)劃是比第三代壓水反應(yīng)堆減少一半左右。

系統(tǒng)和設(shè)備更簡(jiǎn)化：新型反應(yīng)堆二回路都采用了雙機(jī)單缸。雙機(jī)單缸是指二回路系統(tǒng)推進(jìn)主汽輪機(jī)由2臺(tái)獨(dú)立的單缸汽輪機(jī)并聯(lián)所組成，配備了2臺(tái)主凝結(jié)器等輔助設(shè)備，2臺(tái)汽輪機(jī)可并聯(lián)運(yùn)行，也可以單獨(dú)運(yùn)行。該方案除了能簡(jiǎn)化系統(tǒng)外，還具有提高二回路壽命的優(yōu)點(diǎn)。

通過上述措施，新一代反應(yīng)堆在各方面性能與美海狼級(jí)配備的S6W自然循環(huán)反應(yīng)堆不相上下。目前剛投入現(xiàn)役的北德文斯克級(jí)上裝有1座新式的KTP－6型自然循環(huán)一體化壓水反應(yīng)堆，標(biāo)志著俄羅斯核反應(yīng)堆技術(shù)已進(jìn)入第四代發(fā)展水平。