核潛艇採用液態金屬反應堆最大的優勢是熱傳遞效率要比一般核潛艇的壓水堆高得多，所以反應對的結構緊湊且體積小，可以有效降低裝艇體積與重量，非常適合對體積重量要求高的核潛艇使用。

冷戰期間，美蘇兩國對液態金屬反應堆都進行過深入的研究。美國海軍在1955年下水的SSN-575“海狼”號攻擊型核潛艇上實驗性的安裝了一臺S2G型液態金屬鈉冷卻反應堆，該潛艇在實際使用中卻出現了很多嚴重問題，美軍在使用中發現，液態金屬鈉的腐蝕性超乎想象，如果液態鈉因洩漏而與水接觸，還會發生大爆炸，甚至可能導致潛艇沉沒。 “海狼”號曾發生過多次液態金屬鈉洩漏事故，在使用約兩年後，在美國核潛艇之父李科弗的極力反對下，美國決定停止裝備液態金屬冷卻核反應堆，換“裝鸚鵡螺”號核潛艇上使用的壓水反應堆。

蘇聯很早就獲悉美國海軍在研製利用液態金屬作為一回路冷卻劑的反應堆，並且決定也進行相關的研究工作與美國採用的液態金屬冷卻劑不同，蘇聯採用的液態金屬冷卻劑為鉛鉍合金，在經濟性和安全性方面都要更好一些。

蘇聯627型攻擊核潛艇的基礎上研製出裝備液體金屬冷卻反應堆的645型核潛艇，1963年l0月30日，645型核潛艇首艇K-27號，正式交付使用，但在實驗中，這艘潛艇狀況頻出，面臨的問題比美國還要多，最嚴重的一次事故發生在1968年5，K-27號核潛艇在巴倫支海進行潛航訓練時，反應堆突然失控，輸出功率迅速降低，導致核燃料棒開始熔融併發生破裂。大量的放射性放射性氣體開始向艇內各艙室瀰漫。事故後，有9名艇員由於罹患嚴重放射性疾病而死亡，此後，K-27號核潛艇一直停靠在北德文斯克造船廠的碼頭邊， 1979年，K-27號上的反應堆再一次發生堆芯熔融事故，最後決定將其退役並做沉海處理。

金屬的熱容比水大數倍。也就是如果與傳統動力系統比，如果體積、重量一樣，液體金屬動力系統功率會成倍放大。這樣潛艇就有了更高速度，更多空間，更小體積的多重優勢。可惜技術不成熟，毛子又沒錢繼續開發下去了，Game Over！

所謂的液態金屬反應堆，與廣泛使用的壓水核反堆的最大不同就是，使用液狀化的金屬，比如：鉛、鈉等做為導熱劑，來傳輸熱量，一般稱：金屬堆。

液狀的金屬在載熱及傳熱能力強，作為冷卻劑能夠使反應堆堆芯更緊湊，可以核反應堆體積更小，結構也能簡單一些，單位功率相當高，從而滿足潛艇高航速的要求。

冷戰期間，美蘇兩國對液態金屬反應堆進行過研究，美國最早裝其裝艇試用，因發現了不少問題，後來放棄了這一技術路線。原蘇聯沒有放棄，繼續研究了下去，目前俄羅斯在金屬堆技術領域處於全球領先的地位，俄製核潛艇創造的40節以上航速與這一反應堆技術應用有相當大的關係！但是它的技術難點多，實際應用不是相當廣泛。

中國也在進行相關的研究，只是沒有達到可以裝艇的水平，但是確實有相關的研究，國內媒體在2016年時，有過相關的報道，稱在反應堆堆芯核心技術上取得重要突破，從公開的資訊看，我們正在開發的金屬堆被稱為：鉛基堆，採用以液態的鉛合金為冷卻劑，據說已在技術上解決了相關的堆芯燃料、合金冷卻劑，耐高溫耐腐蝕結構與材料等問題。

這一技術雖說有不少問題，但是也相當吸引人，畢竟優點不少，未來也許在取得一定的突破後，會有不錯的應用機會吧！

液態金屬冷卻反應堆是指以液態金屬（鈉、鉛以及鉛合金）作為一回路冷卻劑的裂變快中子反應堆，鈉冷快堆、鉛冷快堆等均屬於液態金屬冷卻型反應堆。

液態金屬冷卻反應堆的優勢和特點主要包括以下幾個方面：

核燃料利用率較高，液態金屬冷卻劑的慢化中子能力較低、中子俘獲截面較小、這就導致核燃料的利用率因為快中子對核燃料的嬗變、增殖等而大大提高；

熱工特性優良，液態金屬熱導率較高、熔點低、沸點高，這就使得其在常壓條件下就能實現高功率密度；同時，其熱膨脹率較高、運動粘度低，可以為反應堆提供足夠的自然迴圈能力；

乏燃料的後處理較為簡單，不同於傳統的乏燃料處理方式（水池貯藏、深埋等），快中子反應堆的快中子能夠將部分長壽命核素轉化為短壽命裂變產物，便於進行後處理，減少對自然環境的影響。

總的來說，液態金屬冷卻快中子反應堆與傳統的裂變反應堆相比，各方面的優勢都較為顯著，是一種非常有發展前景的新型核動力技術。

而這一技術也被各主要軍事強國所關注，冷戰時期，出於全球爭霸的需求，美國和蘇聯都投入了巨大的人力、物力和財力，用於發展各自的核潛艇部隊。為了使得核潛艇具有更好的技戰術效能，並且能夠在水下對抗中佔據優勢，美國和蘇聯都在1970年代開始嘗試發展基於液態金屬冷卻快中子堆的核潛艇動力系統。

根據冷戰結束之後解密的資料，美國海軍在SSN-575（“海狼”號）核潛艇上就試驗了鈉冷卻快堆，大大提高了一回路的溫度，而且核燃料的消耗比熱中子堆要低，整個迴路系統的迴圈噪聲也能夠保持在較低水平。但是，考慮到鈉一旦與空氣、海水接觸，就會發生劇烈的反應，對潛艇的安全造成較為嚴重的威脅（在水下作戰條件，如果因為較為劇烈的振動或者撞擊導致輕微的洩漏），美國海軍轉而將研究興趣集中在壓水堆。

前蘇聯海軍則是在潛艇用液態金屬冷卻快堆方面積累了較為豐富的理論基礎和工程實踐，並且成功的建造了採用液態鉛鉍合金作為冷卻劑的潛用快堆，配備於”阿爾法“級攻擊型核潛艇，賦予其極其優越的技戰術效能，被當時的西方海軍界驚呼為”跨越時代的核潛艇“！但是受限於當時的材料技術，冷卻劑的腐蝕問題（液態鉛鉍合金的腐蝕性較強，而且流速慢）一直不能得到很好的解決（”阿爾法“級攻擊型核潛艇陸續被拆除），尤其是在前蘇聯解體之後，在這方面的發展也基本停滯。

從目前來看，鈉冷卻快中子堆的發展和應用受制於液態金屬鈉的化學活潑性，安全性不佳，勉強能夠運用於陸地固定的核設施（即使在陸地條件下，日本的”文殊“堆就曾經因為鈉洩漏和鈉起火多次緊急停止執行），不可能用於需要在水下展開軍事行動或者激烈對抗的核潛艇；鉛鉍液態金屬冷卻快中子堆的安全性較好，但是腐蝕性較強，為保證包殼材料和迴圈管道不被溶解和堵塞，需要採用較為昂貴的特種材料和複雜的防護技術，對工藝加工水平要求較高，還需要進一步研發相關技術。

值得一提的是中國中科院核能安全技術研究所、中國原子能研究院等在”973“計劃支援下，從2007年開始相關研究工作，已經完成了中國鉛基液態金屬冷卻原理驗證反應堆（CLEAR-I）的第一階段研究工作，初步掌握了鉛基液態金屬冷卻快中子堆的設計、建造、執行、安全監控等關鍵技術。

未來，中國還將開展鉛基液態金屬冷卻快中子堆的艦船核動力試驗裝置的研發工作，推動新一代核動力技術在軍用艦船和民用船舶方面的工程應用。

“液態金屬冷卻反應堆”是指以液態金屬作為“冷卻劑”的反應堆。液態金屬的導熱效能好，可在高溫下工作。由於液態金屬作為反應堆冷卻劑有很大的優勢，所以現在核潛艇基本都採用液態金屬反應堆。

核潛艇採用這一技術之後，由於導熱性好所以使得核潛艇的熱傳遞效率比一般的核潛艇高很多，又因為熱傳遞效率高所以反應堆的結構緊實小巧，不會佔用太大空間，可以大大的降低核潛艇的體積，體積小了核潛艇的重量自然就下來了，也能進一步提高潛艇的潛航時間和作戰效率。（蘇聯阿爾法級核潛艇內部的鉛鉍合金液態金屬冷卻劑排除工作十分艱難，下圖）

上文也提到了液態金屬冷卻反應堆有很大的優勢，能夠使核燃料的利用率提高；由於液態金屬熔點低所以能夠實現高功率高密度；快中子能夠將壽命較長的核元素轉化為壽命短的元素，讓核輻射快速的衰竭消失，以便減輕環境汙染。這是陸地核電站最喜歡他的地方。

由於液態金屬冷卻反應堆的優勢足夠大，而且能把這一技術與核技術結合起來，所以這一技術一直是軍事大國爭相關注的。冷戰期間美蘇就已經開始投入大量的財力來把此技術運用到各自的核潛艇中來，能夠使核潛艇的作戰效能大幅提高。美國首先在SSN-575“海狼號”核潛艇上應用此技術，但是由於當時技術不是那麼成熟，鈉與海水接觸產生劇烈的反應從而對潛艇造成損害，所以美軍轉移了研究目標。（下圖是較為傳統的反應堆冷卻裝置）

但是蘇聯海軍在液態金屬反應堆方面因為進行了很多的實驗，所以積累了寶貴的經驗，最終將液態鉛鉍合金作為冷卻劑，使核潛艇的作戰效能得到質的飛躍，可是隨著蘇聯解體，有關冷卻劑的腐蝕實驗未得到落實，所以蘇聯採用液態金屬反應堆的核潛艇研究不得不擱淺，至今俄羅斯也未能重啟。

中國雖然對此的研究起步較晚，可發展迅猛，在國家政策的大力支援下，對鉛基液態金屬冷卻原理驗證反應堆的研究已經取得階段性的勝利，我想未來中國的核潛艇技術會走向世界前列。

液態金屬的原子排列是一種無序的狀態，雖然它是金屬卻有著液體的流動形態，它的特點是輕、硬。在各個方面都具有著應用。

它的高強度、高硬度是鎂鋁合金的十倍以上，液態金屬的強度是不弱於任何一種輕合金的。它不僅具有極強的耐磨性還具有極高的耐腐蝕性，它的散熱性很好，最重要的是對它進行加熱，它不會輕易變形，它的導熱性比其它合金要差一大截。

對液態金屬進行加工，它的精度是可以和機加工精度相比較的，不存在多餘的成本和使用的廢棄材料。相比較於其他材料，具有驚人抗腐蝕性的這種材料應用在工業上是非常有利的選擇。在表面處理方面液態金屬也是有不俗的表現，它能將粗糙度做到比0.05Ra微米還低，這是非常優秀的，因為普通的材料不進行重複加工的情況下是達不到的。液態金屬的效能是均不弱於其它合金的，它的彈性形變是1.8%，這是非常高的彈性，也就是說它能夠反覆進行彎曲。對液態金屬加工成形後的硬度為洛氏硬度53，不鏽鋼的硬度也差不多就這麼多，而且液態金屬的硬度是非常均勻的，所以它的抗磨性和抗劃痕的能力很強。液態金屬是一種無磁性材料，有著順磁性的特質，也就是說這種金屬不能加磁，與其他帶磁的物體接觸就會消磁。液態金屬的這麼多優點，用來做反應堆再合適不過了。