中國海軍核動力航艦反應器定型之初探
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中國海軍核動力航艦反應器定型之初探
關鍵字：解放軍海軍、壓水式反應器、第四代反應器
（本評析內容及建議，屬作者意見，不代表財團法人國防安全研究院立場）
2013年2月，中國船舶重工集團發佈消息指出，其提出的「核動力船舶關鍵技術及安全研究」與「小型核反應堆發電技術及其示範應用」兩個項目，已獲國家科技部批准立項，標誌著中國核動力航艦的研發已進入實質階段。2024年3月，中共兩會召開期間，海軍政委袁華智受訪時表示，中國建造航艦沒有技術問題，第四艘航艦是否採用核動力很快會公布。[1]時至今日，仍未見有關核航艦定型或建造的進一步訊息，這表明該計畫在關鍵技術或裝備研製方面遭遇瓶頸。就目前發展言，最大的技術瓶頸應是艦用核反應器的研發。據此，本文將對中國海軍核航艦反應器定型延宕的技術問題與可能挑戰進行分析。
壓水式反應器（Pressurized Water Reactor, PWR）
1954年9月，美國海軍核動力潛艦「鸚鵡螺號」（USS Nautilus, SSN-571）成軍服勤，這是海軍史上首艘以核反應器提供動力的軍艦。[2]七十餘年來，建造的各型核動力軍艦，包括潛艦、驅逐艦、巡洋艦乃至航空母艦，幾乎都採用了壓水式反應器。即以中國海軍為例，由於其核潛艦長年使用壓水式反應器，在材料製造、設計規範、人員訓練與安全標準已建立了完整體系，中國已具備將壓水式反應器運用於航艦的技術基礎。
儘管壓水式反應器是中國核航艦推進最穩當的技術選項，惟其尚未研發過大功率壓水式反應器。曾有建議將核潛艦反應器運用於核航艦，但此方案看似可行，實則不切實際。若中國的核航艦排水量與美國海軍福特級航艦相埒，欲達到與其相同的機動性能與動力輸出，推估需在核航艦配備11至12座潛艦用反應器（參見表一），這將在艙間配置與系統整合上面臨嚴苛挑戰。因此，重新開發新型大功率壓水式反應器或許是更具成本效益的選擇。
表一、中國海軍核潛艦與美國海軍核航艦反應器功率比較表
資料來源：“Typ 094,” Wikipedia, https://de.wikipedia.org/wiki/Typ_094?utm_source=chatgpt.com；〈A1B反應爐〉，《維基百科》，https://de.wikipedia.org/wiki/Typ_094?utm_source=chatgpt.com。
第四代反應器
2002年，「第四代國際論壇」（Generation IV International Forum, GIF）依據清潔、安全與材料能防止被轉用於武器擴散等指標，提出六種新型核能技術發展方向，統稱為「第四代反應器」。[3]相較傳統壓水式反應器，此類反應器具高熱效率、低放射性與多元燃料使用等特點。中國在第四代反應器研發進展迅速，釷基熔鹽反應器（Thorium Molten Salt Reactor）領域最為突出。2023年12月，中國船舶集團公司旗下的江南造船廠發布全球首款24,000TEU型核動力集裝箱船設計方案，[4]顯示中國已具備將第四代反應器由概念設計轉化為工程實用的能力。
雖然，中國在第四代反應器研發上取得了實質進展，並建立了若干實驗型與示範型反應器進行長期運行可靠性驗證，其在民用供電與工業製程的運用前景可期。然而，做為航艦動力系統，其能否適應惡劣海象、重度震動與負載波動等作戰需求，仍須進一步驗證。就海軍作戰與工程實務言，短期內中國海軍以第四代反應器取代壓水式反應器的可能性不高。
結論
總結以上分析，可知中國核航艦反應器應會沿用壓水式反應器，這是最具可行性與風險最低的技術路線。中國當前核航艦遲遲未定型的原因，或許係大功率壓水式反應器的研製未如預期或其性能無法滿足海軍作戰需求。雖然，中國在民用核能領域已具備相當基礎，惟大功率艦用反應器的設計、建模、實驗運行到最終定型仍須相當時日。為加速原型研製與成軍部署的進程，中國可能尋求俄羅斯的技術協助，俾能補足核航艦發展的最後一塊拼圖。
[1] 林宸誼，〈大陸第四艘航艦採核動力? 海軍政委袁華智：很快會公布〉，《聯合新聞網》，2024年3月6日，https://udn.com/news/story/7331/7812247#。
[2] “USS Nautilus（SSN-571）,” Naval History and Heritage Command, https://www.history.navy.mil/browse-by-topic/ships/submarines/uss-nautilus.html.
[3] 第四代反應器技術包括氣冷式快中子反應器（gas-cooled fast reactor, GFR）、鉛冷式快中子反應器（lead-cooled fast reactor, LFR）、熔鹽反應器（molten salt reactor, MSR）、鈉冷式快中子反應器（sodium-cooled fast reactor, SFR）、超臨界水冷式反應器（supercritical water-cooled reactor, SWCR）與超高溫氣冷式反應器（very high-temperature gas reactor, VHTR）。參見“Generation IV Nuclear Reactors,”World Nuclear Association, 30 April 2024, https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/generation-iv-nuclear-reactors.
