目前世界上只有美國和法國有在役的核動力航母。世界上第一艘核動力航母企業號系列目前已退役,美國目前有數十艘尼米茲級核動力航母和一艘福特級核動力航母在役,法國有一艘戴高樂號核動力航母。
圖釋:企業級航母
企業級航母採用西屋公司研發的8座A2W型壓水堆,單臺功率35000馬力,首次換料週期三年半,中國三門核電採用的AP1000型商用壓水堆也由此公司設計製造。
尼米茲級航母使用兩座A-4W型號反應堆,A4W是A2W的升級版,仍由西屋公司供貨,單座功率130000馬力,總功率260000馬力,連續服役約25年就要經歷一次換料大修,換料大修時間長達36個月。
2017年服役的福特級航母,美國政府沒有采用西屋公司的A5W反應堆,採用了由貝提斯原子能實驗室研發的兩座A1B核反應堆,推進功率280000馬力,換料週期長達50年。
戴高樂號直接將核潛艇使用的反應堆搬上了航母,雖然安裝了兩座,但仍然有小牛拉大車的感覺,總輸出僅76200軸馬力,是全世界跑的最慢的航母,換料週期七年半,檢修時間將近佔了在役時間的一半。
那麼決定堆芯的壽期的因素是什麼?
決定堆芯壽期的因素有很多,主要因素就是燃料富集度和燃料裝載量。
核燃料富集度
燃料棒中有效的裂變成分是U235,但是天然鈾礦石中U235的富集度僅僅有0.7%,剩下的全都是U238,富集度就是指核燃料棒中U235與總的鈾核子的數量之比,燃料富集度越高,有效成分越多,壽期就越長。
目前國核心電站使用的核燃料富集度都不超過5%,一個壽期迴圈大概12個月到18個月。福特級和尼米茲級航母使用的核燃料濃縮度都達到了90%以上,有效延長了換料週期。
燃料裝載著
核燃料裝載量越大,壽期當然也會越長,航母雖然空間比核潛艇大了許多,但畢竟空間有限,航母反應堆堆芯每座燃料裝載量一般不超過4噸,不到一個衛生間大小,相比於200多噸的大型商運壓水堆堆芯已經小了不少。