高温气冷堆技术突破中国核动力轰炸机呼之欲出

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  据俄罗斯新闻媒体报道，中国在高温气冷核反应堆的小型化方面取得了重大进展，中国有望先于美俄推出核动力战略轰炸机。

  中国正在研制的新型核动力战略远程轰炸机代号为“五星之光”。一旦问世，将把中国的战略核威慑水平提升到空前高度，确保中国长久和平。

  据媒体透露，该机设计的巡航速度为3.6马赫，可在大气层中不停留高速飞行三个半月，也可在外太空停留一年。

  机上可携带一百枚到二百枚核弹不等，配带核弹的多少将与它要攻击目标的密度和规模确定。它有两级弹头，并带有若干分导高速巡航弹头，其打击力度是空前的。

  中国已经服役的常规动力轰炸机轰6是引进自苏联图波列夫图-16轰炸机的基础上自行研制生产的中型双发喷气式轰炸机。轰6最多可以挂载六枚AKD-20空射巡航导弹执行打击任务，最大航程为9000公里。

  中国目前正在研制的一种新型隐形战略轰炸机轰20具备超音速突防能力和跨洲际的超远航程，是核常兼备型战略轰炸机。该机有高水平的机载电子设备，有大容量的数据融合和传输能力。估计轰20从2025年起开始服役。

  有了轰20的软硬件系统，配备上中国最新研制的小型高温气冷核反应堆，五星之光核动力战略远程轰炸机的雏形就有了。

  为什么五星之光核动力战略远程轰炸机配备的是高温气冷堆，而不是别的类型的核反应堆呢？这要从高温气冷堆的工作原理和特点讲起。

  (本文中讲的都是教科书级的科普知识，不涉及任何机密或保密的资料，请放心阅读!)

  高温气冷反应堆采纳陶瓷型包覆颗粒燃料元件，以耐高温的石墨作为慢化剂、以化学惰性的氦气作为冷却剂，顾名思义“气冷”。氦气的出口温度能高达750℃-950℃，故称“高温”。

  ①当反应堆内的核燃料进行核裂变反应时，释放出的热量由流经堆芯的氦气带入蒸汽发生器，将蒸汽发生器另一侧的液态水加热汽化。冷却后的氦气重新再回到堆芯继续冷却反应堆，形成闭式循环回路。

  反应堆在不依靠外部动力、信号和冷却剂的情况下，就能确保堆芯核裂变反应不失控；及时带走堆芯的余热，确保堆芯不熔毁；牢牢地把放射性物质包裹起来，确保放射性不泄漏。

  高温气冷反应堆的固有安全特性确保核电站幸免发生类似美国三哩岛、前苏联切尔诺贝利和日本福岛的核电站事故。

  其原理是把反应堆拆分成苦干个小的模块，每个模块都可以独立地运行，然后把各自产生的蒸汽合并送入汽轮发电机组。

  每个小模块的功率密度比较低。当发生意外时，堆芯的余热能够最终靠热传导、热辐射非能动地载出，幸免堆芯熔化。

  有了模块组合的设计，核电站的规模能够准确的通过电力需求灵活配置。这使得高温气冷堆核电站具有更广阔的适应性和灵活性。

  铀燃料被做成小颗粒，每个颗粒外包覆一层低密度碳、两层高密度碳和一层碳化硅，形成直径小于1毫米的包覆颗粒。包覆颗粒平均弥散在石墨慢化材料中，制造成直径为6厘米的球形燃料元件。发生核反应或者意外发生时，包覆层可以将包覆颗粒中产生的放射性物质留在颗粒内，进一步支撑了固有安全。

  在反应堆运行中，新燃料球从反应堆顶部填入，球靠重力落入堆芯。反应过的燃料球再从反应堆底部卸出。整个装卸料过程不需要停堆。这种方式大幅度的提升了运行效率，也大幅度的降低了有效操纵核裂变反应的难度。

  2021年全球首座200兆瓦高温气冷堆核电站在山东石岛湾并网发电。这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，标志着我国在该领域变成全球核电技术的领跑者。

  ② 耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件将放射性废物完全包裏在颗粒内，解决了放射性污染最棘手的问题。

  在轰20新型隐形战略轰炸机基础上，配备中国最新研制的小型高温气冷核反应堆，五星之光核动力战略远程轰炸机就指日可待了。