2006年9月8日，退役的俄核潛艇K-60與一個反應堆被運往荷蘭進行拆解。
俄羅斯北方艦隊退役核潛艇的核反應堆間隔設備。
2003年2月14日，俄技術人員取出已報廢核潛艇庫爾斯克號中的核燃料。
艦堆同壽——核反應堆的設計壽命與核潛艇或核航母基本一致，且在整個服役期內不需再為核反應堆重新裝填核燃料。
俄羅斯國家原子能集團公司近日表示，該公司成功研制出可用于核潛艇的“永久性”核反應堆，“在研發核潛艇用永久核反應堆領域超過美國”。目前這種新型核反應堆已完成研制和國家試驗工作，準備用于俄生產的第四代核潛艇。
國防科技大學國防科技戰略研究智庫王群教授表示，“‘永久性’核反應堆其實是一種夸張的說法。不應該有一種核反應堆中的核燃料能永久性使用，因為隨著時間的推移，核燃料中維持可控鏈式裂變反應所需的核物質比重可能過低，產生的核能達不到要求，影響到核潛艇的正常運行，此時就需更換核燃料。”
王群指出，“俄新式核反應堆應該只是更大程度地延長了換料周期，這符合核潛艇或核航母反應堆當下所追求的發展理念——‘艦堆同壽’。也就是說，核反應堆的設計壽命與核潛艇或核航母基本一致，且在整個服役期內不需再為核反應堆重新裝填核燃料。”
核燃料更換影響成本與在航率
“民用核電站一般有多座反應堆，可以交替停機檢修和換料。而且它們換料時只需部分更換燃料棒，而船艇用核反應堆則要將整個堆芯取出，十分麻煩，耗時費力。比如美國的尼米茲級航母大約13年換一次料，包括其他部分的維修一起需要35個月時間，這期間是不能使用的，所以核動力船艇在服役期內頻繁換料是難以忍受的。”王群說。
早期核潛艇反應堆的核燃料使用周期并不長。就拿美國鱘魚級攻擊型核潛艇來說，它每8年就需要換料一次，在其整個服役期內，需要更換3—5次核燃料。每次換料對核潛艇來說不僅程序繁瑣、風險較高、成本昂貴，而且時間較長，對潛航在航率影響很大。
核潛艇更換核燃料基本上是建造時安裝反應堆的反過程。換料時，核潛艇要駛進專門的換料洞庫，固定并浮在水面。由于設計緊湊，要切開核潛艇反應堆上方船體耐壓殼板、拆除堆艙內反應堆頂部的有關部件、拆除反應堆頂蓋等，然后使用專門的換料機構一組一組取出燃料元件。整個過程幾乎要拆掉一半的耐壓艇殼和大部分的反應堆部件。更為麻煩的是需等待反應堆冷卻，并做好防止核泄漏的各項措施，換料完成后再恢復反應堆。
美國國家核安全局負責人曾表示，核潛艇更換核燃料，首先考慮的是成本。潛艇在服役期間更換核反應堆成本十分高昂，其次是潛艇在航率；更換核燃料，潛艇在很長時間內都無法投入使用。由于具備換料大修能力的船廠要優先保證航母維修，因此潛艇換料大修的時間可能長達一年或更多。
目前無法判斷該技術實際水平
王群介紹，“一般來說，美國核潛艇壽命可以達到25—30年左右，甚至更長，理論上美國較新的核潛艇大都可做到整個服役期內不需重新裝填核燃料，但核動力航母目前還不行。”
目前，弗吉尼亞級攻擊型核潛艇是美國首款無需更換核燃料的核動力潛艇，其換料周期約為33年，而英國“機敏”級核潛艇也接近30年，基本可認為服役期內不用重裝核燃料。當然，俄羅斯亞森級攻擊核潛艇的燃料周期也能達到25年，基本實現了服役期內不需更換。不過，對于彈道導彈核潛艇來說，目前只有法國凱旋級換料周期可達25年，而美國俄亥俄級為15年，俄羅斯北風之神級只有10年左右。
“如果要延長換料周期，可以在核反應堆結構、包殼材料、控制技術以及長壽命堆芯設計、高性能燃料組件等方面做出優化和改進。比如，可以采用高濃縮燃料棒，美國船用反應堆的燃料濃度在93%以上，與武器級的濃度不相上下，確保了幾十年不換料。核潛艇反應堆一般選用成熟度很高的壓水堆，可在一定程度上提升反應堆的性能，延長核燃料更換周期。”王群說。
對于這一科研成果，俄羅斯北方艦隊前司令維亞切斯拉夫·波波夫海軍上將表示，目前世界上還沒有類似的永久核反應堆。
王群指出，“從字面意思上看，他們應該是在某些具體技術上做出了重要改進和創新，大大延長了核燃料的更換周期。但因為透露的信息非常有限，目前還無法判斷在技術上是否有根本性的變革。不過應該看到，過去在核反應堆技術上，俄羅斯與美國，甚至是與英國和法國都還存在差距，但此次經過某些技術改進，俄羅斯可能已經追趕了上來。”
核反應堆與艇同壽將提高作戰能力
波波夫表示，核潛艇重新填裝核燃料在海軍中被稱為“頭號工作”，現階段核潛艇每次更換核燃料需費時一個月，“永久性”核反應堆的發明可使核潛艇始終保持戰斗力，對核潛艇整體作戰實力的提升具有重要意義。
“核船艇換料周期一般都盡可能與它們本身的大修周期一致，這樣能節省時間和成本。”王群說，“即便這樣，每次換料大修期間，潛艇和航母都不能使用，就算是輪流進行，也大大影響了船艇的在航率和出勤率。為此，核潛艇都會最大限度的延長換料周期，甚至采用全服役周期反應堆，實現一次裝填‘永久使用’。”
目前，洛杉磯級攻擊型核潛艇在其33年的服役期內只需更換1—2次核燃料，而最新一代核潛艇弗吉尼亞級不但反應堆設計壽命更長，且在整個服役期內都無需換料。
那么，這種“永久性”核反應堆能夠投入使用的話，將在多大程度上提升核潛艇的作戰效率和利用率呢？
王群指出，“如果可以實現服役期內無需換料，不但能降低風險和節約成本，還必將大大提高核潛艇的在航率和出勤率，并減少戰備值班所需的核潛艇數量。”
波波夫也表示，根據核潛艇型號和運行狀況，核燃料每5—10年重新填裝一次，而重新填裝核燃料需要約一個月時間。在此期間，艦隊作戰潛艇將減少一艘。而使用這種永久核反應堆，核潛艇利用率可提高數倍。
類似的計算可以引用美國2015年時的公開報道，時值美國開發出壽命長達40年的潛艇用反應堆，這應該也算是俄羅斯所稱的“永久核反應堆”。
根據計劃，下一代戰略核潛艇“俄亥俄替代潛艇”首艇將在2031年開始服役值班。該潛艇服役后，預計在40年的整個服役期內都無需更換核燃料。相關負責人表示，“開發與艇同壽的核反應堆，可使美國海軍利用12艘戰略核潛艇滿足過去需要14艘戰略核潛艇才能完成的戰略威懾任務，還可以使潛艇采辦和全壽期費用降低400億美元。”
來源：科技日報
