红色心脏：前苏联核潜艇动力装置【3】

神秘的热离子反应堆

和以前传统的反应堆相比，热离子核反应堆最大的好处是，其热离子系统由反应堆芯大量的热离子单元将热能直接转换成电能，而无需一回路、二回路热交换，更不需要蒸汽发生器。又由于没有高压、高温的环境，这种反应堆对设备所用的材料的要求也大为降低。而且这种反应堆还有着寿命长、重量轻、抗冲击能力更强等许多优点，具有传统核反应堆无法比拟的优势。

前苏联很早就把目光转向了热离子反应堆。早先热离子堆是一种首先出现在航天器上的核动力装置。如果用于舰艇上就可以直接与推进电机相连，与螺旋桨或泵喷射推进装置组成一个完整的动力系统。在这种动力系统中，省去了现有压水堆动力装置的压力容器，蒸汽发生器、蒸汽稳压器、冷却剂主泵、蒸汽轮机、凝汽器、减速齿轮、发电机等一大批设备以及各种错综复杂的管道线路。省去了如此众多的机械装置还不算，同时还一劳永逸的消除了噪声。

而且由于没有部件需要面对高压，安全性和可靠性大为改善，此外由于结构简单，自动化水平也大大提高，所需要的维护人员和维修成本直线下降。

总之，热离子反应堆几乎消除了目前核动力装置一切缺点。由于热离子反应堆的诱惑实在太大了，所以前苏联从50年代开始，就开始全力研制热离子反应堆。但其难点主要在工艺上，比如，采用何种热离子发射效率高和高温稳定性好的材料做发射极？采用何种电子收集效果好的材料做收集极？如何保障发射机与集电极之间接近1000摄氏度的温差？如何保证发射极与集电极之间仅十至几十微米的间隙，使它们之间不短接？上述只是众多问题的一小部分，可见热离子反应堆的研制困难有多大！

在上世纪70年代，前苏联首先在航天用热离子反应堆上取得突破，完成了世界上第一座空间热离子堆式电源——“塔巴斯”－1，热功率达150千瓦。前苏联海军在这时终于看到了新一代动力源的希望。在1983年5月，前苏联海军向红星设计局下达了设计研制6000千瓦的大功率热离子核反应堆（也就是“塔巴斯”-60工程），用于满足1000吨级潜艇的动力需要。

前苏联解体后有资料显示，红星设计局于1985年曾试验性地将一部功率600千瓦的小型核反应堆安装在一艘常规潜艇上，但对于具体情况，无论是前苏联还是俄罗斯都讳莫如深。

1985年7月，前苏联海军要求红星设计局开发可以供3000吨级常规潜艇使用的热离子核反应堆。红星设计局在“塔巴斯”-60工程的成功基础上，采用了轻水作为冷却水剂的热离子反应堆，工程代号“塔巴斯”-120项目。在陆上试验时其最大输出功率达到了4836千瓦，基本达到前苏联海军要求。其堆芯寿命为15年，与常规潜艇改进周期一样。当时前苏联已经为该反应堆设计了一个10米长的舱段，可以方便的嵌入常规潜艇艇体中。前苏联海军也计划分10年时间，将现役的F级、T级以及基洛级常规潜艇全部换装热离子反应堆。

结果由于前苏联解体，“塔巴斯”工程成了一个遥遥无期的梦。无奈之下，俄军方只能无奈地把潜艇封存起来。

一晃到了2000年，俄经济开始恢复，普京的当选也给俄罗斯军事工业打了一针强心剂。“塔巴斯”工程在海军强烈要求与普京的亲自过问下，开始列为最优先的项目给予建造，被改称为20120工程，2008年9月，“塔巴斯”工程改造潜艇国家试验全部结束，正式交付俄罗斯北方舰队。该艇被非正式的称为“萨罗夫”号，型号被定为20120型。

小资料：前苏联核潜艇的核燃料

前苏联第一代及第二代核潜艇反应堆铀－235浓缩度为21％，第三代核潜艇则是43%~45％。也有一些反应堆的浓缩度要大些，达到了55%~90％。而带液态金属反应堆燃料则可以达到90％。第三代核潜艇的活性区其实是由浓缩度不同的燃料组成。活性区中心的铀－235浓缩度为21％，而外部的则高达45％。第三代核潜艇活性区铀－235数量为115公斤，第二代为70公斤（铀总数为350公斤）。第一代核潜艇活性区包括50公斤铀－235（铀总数为250公斤）。(施征 稿件来源:《当代海军》杂志)

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