為什么核動力航母不是用核電驅(qū)動，而是繼續(xù)用核能加熱的蒸汽輪機？

問題描述：為什么核動力航母不是用核電驅(qū)動，而是繼續(xù)用核能加熱的蒸汽輪機？

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>作為一名核電從業(yè)者，從核能發(fā)電的角度解答下這個問題。

航母中所用的核動力堆公開資料很少，航母中動力堆能量轉(zhuǎn)化形式是這樣的：核能——熱能——汽輪機動能——螺旋槳動能，少部分蒸氣用來發(fā)電。

航母從核反應(yīng)堆獲取的絕大部分能量都是直接利用汽輪機通過主軸（之間很可能還有減速箱）帶動螺旋槳來獲取前進的動力，少部分用來發(fā)電來支持艦上電子設(shè)備的運行，還有一部分蒸氣用來給蒸氣彈射系統(tǒng)供應(yīng)蒸汽。

圖釋：上圖為尼米茲級使用兩具功率各130000馬力的A-4W反應(yīng)堆，總功率260000馬力

1、增強了航母的機動能力

航母作為海上作戰(zhàn)基地之一，機動性是一個重要指標。我們?nèi)绻僭O(shè)完全轉(zhuǎn)化為電能，如果航母啟動時，二回路產(chǎn)生的蒸氣必須等到足夠的量，通常反應(yīng)堆功率需要達到25%以上才能進行汽輪機沖轉(zhuǎn)，這樣才能帶動發(fā)電機生產(chǎn)出頻率合格的交流電，否則汽輪機轉(zhuǎn)速不到，頻率不合格，生產(chǎn)出來的電能就無法給電動機使用。

汽輪機直接帶動螺旋槳就不存在這個問題，只有有轉(zhuǎn)速就可以即刻劃水前進。

圖釋：上圖為尼米茲級CVN 77布什號航母螺旋槳直徑6.4米，一艘航母有這樣的4個螺旋槳，每個螺旋槳有5片漿葉，每片槳葉的重量30噸

2、省去發(fā)電機提高了效率

能量傳遞經(jīng)過的設(shè)備越多，效率就越低，本來航母用反應(yīng)堆功率就有限，使用發(fā)電機產(chǎn)生的電能帶動電動機驅(qū)動航母就會損失一部分能量。假設(shè)發(fā)電機的效率為90%，電動機的效率為80%，那么從汽輪機大軸傳遞過來的能量就只能有72%的能量用來驅(qū)動航母。

3、省去發(fā)電機及其輔助系統(tǒng)的

少用一個大型設(shè)備意味著就會將故障率降低一個檔次，減少了發(fā)電機及其輔助系統(tǒng)的不僅僅會減少航母的制造成本還可以降低航母的故障率，此外也會節(jié)省出很大一部分發(fā)電機及其輔助系統(tǒng)（氫氣冷卻系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、定子冷卻水系統(tǒng)等）占用的空間。

全電驅(qū)動核動力航母還有很多的優(yōu)勢的，制造工藝也更為復雜，艇用反應(yīng)堆要求體積小、能量輸出效率高、設(shè)備可靠，因為沒有像商運核電站一樣可以設(shè)置多重冗余的安全系統(tǒng)，因此艦艇核反應(yīng)堆對于安全性和可靠性的要求就極高，這仍是我國科研人員的努力的方向。

今天的科普就到這里了，更多科普歡迎關(guān)注本號！

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>為什么核動力航母使用的不是先進的全電推進模式，而是使用的是已經(jīng)有一百多年歷史的蒸汽輪機推進？

原因非常簡單，就是使用綜合電力系統(tǒng)，那也得乖乖用核反應(yīng)堆燒熱水，

畢竟核裂變的時候，釋放出的是大量的熱能....而不是電能。

而反應(yīng)堆的地位和重油一樣也就是通過核裂變燒熱水....

核反應(yīng)堆的堆芯直接加熱一回路的超凈水，但是因為一回路是直接流經(jīng)堆芯的，所以說有大量的放射性元素，不可能直接使用。

一回路的熱水用來加熱二回路的熱水，這個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高壓蒸汽才是真正用來推進或者發(fā)電的

然后到這里才有差距，也就是到這里用于動力和用于發(fā)電的汽輪機才有明顯的差距

但是也就是多少葉片的區(qū)別....

并且航母這東西動力都得過剩配置啊......

動力不夠很尷尬的.....

并且進入戰(zhàn)區(qū)以后，反應(yīng)堆就是全功率運作...

所以說區(qū)別不是很大。

綜合電力系統(tǒng)更適合常規(guī)動力艦艇，畢竟發(fā)動機在最經(jīng)濟的狀態(tài)運行，提升續(xù)航。以及短暫的沖刺或者開相控陣雷達什么的

并且電動不是太靠譜....45和ddg1000都出現(xiàn)過動力中斷......航母出個這問題扛不住啊......

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>誰都知道全電推進好，如果技術(shù)允許，核動力航母肯定是喜歡采用全電推進系統(tǒng)。但是，技術(shù)不是還差了點嘛。

福特級航母

全電推進是艦船動力的一次革命，它將日常供電、電力推進、艦載武器設(shè)備供電合而為一。相對于傳統(tǒng)機械推進方式，具有節(jié)省空間、便于布局、易操作、低噪音、省燃料等諸多優(yōu)點，同時為電磁彈射、電磁攔阻、電磁炮、激光炮等新設(shè)備新武器上艦創(chuàng)造了條件，是未來發(fā)展的主要方向。

電磁彈射

電力推進不是新技術(shù)，早在1920年，美國列克星頓號航母就使用了蒸汽輪機發(fā)電+電動機推進技術(shù)。原因是因為大型蒸汽輪機的減速裝置技術(shù)不成熟。但是電力推進也帶來了抗打擊能力不足、主電纜受損全艦功能失效的巨大問題。

1942年列克星敦在戰(zhàn)爭受損并不嚴重的情況下，因為主電纜損毀，喪失全部動力和損管能力，最終沉沒于太平洋。此后美國放棄了全電化設(shè)計，而且大功率減速裝置逐漸成熟，最終選擇了內(nèi)燃機推進模式。

但現(xiàn)在的航母都是耗電大戶，不全力發(fā)電是不行了。以福特級航母為例，單電磁彈射就需要160兆瓦電力，全速航行時推進系統(tǒng)需要200兆瓦功率。更別說還有電磁攔阻，電磁炮等，哪一個都是耗電大戶。

PMM先進同步感應(yīng)電機

但是因為大型同步感應(yīng)電機技術(shù)仍不太成熟，無法提供如此多的電力，導致電推進技術(shù)還差點火候，所以福特級核動力航母前3艘仍然使用蒸汽輪機驅(qū)動螺旋槳的機械推進系統(tǒng)。

等待感應(yīng)電機技術(shù)成熟之后，計劃在第4艘福特級航母上安裝全電推進系統(tǒng)，實現(xiàn)日常供電、電力推進、艦載設(shè)備供電合而為一。

英國的伊麗莎白女王級航母，總發(fā)電功率112兆瓦，推進系統(tǒng)80兆瓦，最大航速26節(jié)。為什么航速那么慢，達不到普遍的30節(jié)以上，就是因為電推功率不足。更大的電機目前技術(shù)尚不成熟，現(xiàn)有的感應(yīng)電機又大又重，也無法安放太多臺。

綜上原因，核動力航母目前仍然使用蒸汽輪機。但隨著技術(shù)的成熟，未來的航母肯定會使用全電推進替代蒸汽輪機的。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>作為一個游戲領(lǐng)域的作者，大麥我強行過來給大家客串一下哈哈。

其實這個道理很簡單：就是核能加熱蒸汽機輪的熱效率要比電動機高！

可能有不少人會認為核電就是核能經(jīng)過某種高科技設(shè)備就能夠直接轉(zhuǎn)換為電能，大麥我在初中的時候其實也是這么認為的。

然而后來學了高中物理以后才知道，原來核電站的發(fā)電是首先通過核能裂變產(chǎn)生熱能驅(qū)動蒸汽機，在通過蒸汽機的動能驅(qū)動磁場轉(zhuǎn)動來轉(zhuǎn)化為電能的。

過程就是：

核能→熱能→動能→電能

這樣的方式其實轉(zhuǎn)化率非常低，期間會浪費掉大量的能量，但經(jīng)不住核能實在太強大了，即使浪費掉了絕大部分能量也可能夠提供大量的電能哈哈。

就目前的科技水平，還沒辦法實現(xiàn)跳過中間的兩個步驟。

同理，核動力航母想要航行核心動力就是動能，因此只需要熱能能夠驅(qū)動蒸汽機輪就夠了，為什么還要再一次轉(zhuǎn)化為電能再去驅(qū)動電動機呢？這不是白白浪費了大量的能量么。

不過，航母上的一些電子元件也是需要電能來運行的，所以核動力航母的核能會提供兩個方面的能量，但是大頭還是在蒸汽機輪上。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>目前世界上只有英國的常規(guī)動力航母伊麗莎白女王號使用全電推進，核動力航母若使用全電推進也得先通過蒸汽鍋爐發(fā)電，效率未必就高

全電推進，又稱綜合全電力推進系統(tǒng)，其原理是通過柴油機或燃氣輪機發(fā)電，以此帶動電動機讓艦只向前推進。

全電推進的優(yōu)勢是體積小，布置靈活，可以讓出巨大的傳動軸，節(jié)約空間。

目前，全電推進已經(jīng)被應(yīng)用到了許多驅(qū)護艦上。不過這些艦只的體積和噸位普遍較小，若是在航母上使用的話，技術(shù)要求太高，特別是對電機的可靠性要求非常苛刻。

今天，只有英國的伊麗莎白女王號使用全電推進。其采用了兩臺羅爾斯·羅伊斯生產(chǎn)的單機功率36兆瓦的MT30燃氣輪機作為主要發(fā)電裝置為電動機供電。

采用全電推進可以極大的節(jié)約伊麗莎白女王號航母的內(nèi)部空間，多裝幾架飛機。目前來看，除了油耗多了點外，別的還都挺好。

（麗莎白女王號的滿載噸位為65000噸，屬于中性航母，重量不算特別巨大。而且其艦載機采用滑越起飛的方式，沒有使用蒸汽彈射，所以可以取消大型蒸汽鍋爐）

不過若是在核動力航母上，使用全電推進的效費比就不是那么高了。

核動力航母的驅(qū)動原理是通過核反應(yīng)堆產(chǎn)生的巨大熱量，加熱淡化的海水生產(chǎn)巨大的熱蒸汽，再通過蒸汽鍋爐帶動艦只向前移動。

說白了，核動力航母就是依靠蒸汽機推動的。雖然技術(shù)上不可同日而語，但原理上跟一百年前的蒸汽火車沒啥區(qū)別。

蒸汽鍋爐的優(yōu)勢是可靠性好，推重比大。缺點就是需要提前布置巨大的傳動軸，占用空間多，啟動速度慢。

如果核動力航母也要使用全電推進的話，需要在現(xiàn)有的系統(tǒng)中多一個步驟，就是蒸氣鍋爐不再直接向螺旋槳傳輸動力了，而是轉(zhuǎn)便為一個100%的發(fā)電站，通過產(chǎn)生的電力供給電動機，再帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動。

如此一來，必將會產(chǎn)生能量上的損耗，還增加了維護成本。

況且，核動力航母巨大的體積也必然對電動機的功率和可靠性要求很高，這一點現(xiàn)在的技術(shù)還達不到。

（美國最先進的核動力航母福特號滿載排水量有11萬噸之多，全電推進實在是推不動）

（福特號上的電磁彈射器也是一個吃電大戶，雖然其需要的電力對于核動力裝置不算什么，但這也對全艦的電力調(diào)配提出了挑戰(zhàn)）

總之，核動力航母上使用全電推進，技術(shù)上還達不到要求，并且也沒啥必要。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>這個問題的答案其實非常簡單：在核動力航母出現(xiàn)時，全電推進艦船還不成熟。眾所周知，核動力艦船其實只不過就是將核反應(yīng)堆作為能量輸出裝置、替代傳統(tǒng)艦船上的熱機，因此核反應(yīng)堆本身事實上無關(guān)動力系統(tǒng)主機的設(shè)計，只要能確保在艦船上穩(wěn)定運用即可。

因此，決定核動力航母是采用核動力機組配用發(fā)電機組輸出電力，還是配用蒸汽輪機“燒開水”的關(guān)鍵因素，取決于采用蒸汽輪機和發(fā)電機組哪個在技術(shù)上更容易實現(xiàn)。全電推進艦船雖然近些年來非常流行，特別是美國的“朱姆沃爾特”級和英國的45型驅(qū)逐艦一類的大型艦船證明該技術(shù)完全可以運用于大型艦船，但在核動力航母剛剛出現(xiàn)的時期，全電推進技術(shù)還處于萌芽階段，遠談不上在大型主戰(zhàn)艦船上運用，更遑論用在航空母艦上。

核動力航母的主要建造和使用國是美國，而美國海軍直到1994年才提出整合式電力推進系統(tǒng)的研發(fā)計劃——當時距離第一艘核動力航母“企業(yè)”號開工已經(jīng)過去了整整36年，而“尼米茲”級航母已經(jīng)下達了第九艘的訂購計劃、本級艦的建造工作步入收官階段，改用一種技術(shù)上完全不成熟的動力裝置也很不現(xiàn)實。

更關(guān)鍵的問題是，對于航空母艦這種堪稱美國海軍命脈的關(guān)鍵性裝備而言，美國朝野和軍方都斷然不可能允許存在過大的技術(shù)風險，因此就更不可能允許在航母上采用電力驅(qū)動了。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>這個問題，有點沒辦法回答啊。因為核反應(yīng)堆本身是不產(chǎn)生電能的。要把核能轉(zhuǎn)化成電能，還需要那么一點復雜的點流程。

現(xiàn)階段任何形式的核反應(yīng)堆，都是核裂變反應(yīng)堆。核聚變的反應(yīng)堆目前離實際應(yīng)用還有一段很長的路要走。而裂變反應(yīng)堆的裂變材料通常是U235，但其豐度只有3%。

所謂核能，就是把反應(yīng)堆內(nèi)的U235裂變時產(chǎn)生的熱量，通過某種介質(zhì)傳導出來，這種介質(zhì)通常是水。但核反應(yīng)在運轉(zhuǎn)時，其內(nèi)部的反應(yīng)并不僅僅是U235發(fā)生裂變反應(yīng)，還會產(chǎn)生的多種元素的新同位素，這些新的同位素很多都有著極強的放射性，和長短不一的半衰期。據(jù)統(tǒng)計，核反應(yīng)堆在運轉(zhuǎn)時，新產(chǎn)生的各種元素的同位素以及新元素有數(shù)千種之多，絕大部分是放射性元素。有的放射性元素的半衰期非常漫長，比如钚239，有的則非常非常短，僅有幾千分之一秒。

基于此，核反應(yīng)里的高能水是不能直接用來做來驅(qū)動力，那樣的話，相當于核泄漏。因此，需要給反應(yīng)堆增加一個回路，通過回路循環(huán)把里面產(chǎn)生的能量傳導出來。這樣雖然仍會有少了放射性元素被帶出來，但總體上安全多了。

早期的核反應(yīng)用的就是這種一回路的反應(yīng)堆，雖然安全性提高了很多，但仍有少量的放射性元素。美國，日本等國家就是通過回收這種一回路里的廢水，來提取钚239用做核武器的戰(zhàn)略儲備的。目前，美國儲備了35噸以上的钚239，而日本通過這些年的積累，钚239的儲備量也有12噸多了。所謂“日本一年可以造出一千多枚核彈頭”，也就是根據(jù)這個钚239點儲備量算出來的。后來，為了提高核燃料的利用率，科學家們在新一代的核反應(yīng)堆里又加了一個回路。這就是雙回路反應(yīng)堆了。這樣一來，大大提高了反應(yīng)堆的安全系數(shù)

核能有了，如何讓它做自己想做的事情，就是各國需要自己解決的問題了。

就核動力航母而言，無論是美國之前的企業(yè)號還是后來的尼米茲級核動力航母，都是用核能來驅(qū)動蒸汽輪機的。說白了，用核反應(yīng)堆代替了煤或者其他提供動力的能源。

隨著科技的發(fā)展和電氣化的不斷進步，全電推進成了時下最尖端的科技。但這對核反應(yīng)堆本身而言，并沒有不同，它依然是靠U235的裂變產(chǎn)生能量，只是這個能量最終沒有為蒸汽輪機提供動力，而是去驅(qū)動發(fā)電機了而已。

這好像是多此一舉？當然不是。全電推進有它的優(yōu)勢，其中之一就是資源分配更加合理。從而節(jié)省能源。

最后，核能只是一種提供能量的方式，跟煤，油等一樣。至于最后是變成了動力還是電力，就要看實際應(yīng)用情況和一個國家的科技水平了。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>這只是目前的狀態(tài)，在未來核動力航母上將實現(xiàn)全電推進，也就是說，不再會繼續(xù)用核能加熱的蒸汽來驅(qū)動蒸汽輪機來驅(qū)動螺旋槳，而是先發(fā)電，再電來推動電動機來帶動螺旋槳。

以前沒有采用這種方式，屬于技術(shù)上的原因，不是不想這么用，事實上，早在幾十年前人們就已經(jīng)考慮到了使用全電推進，也就是說，以電傳動的方式代替機械傳動，它的有很多好處，不僅節(jié)約空間，也改變了內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計變簡單，而且效能也更高，但是這一技術(shù)在可以說：理念美好，現(xiàn)實是殘酷。

如果要想實現(xiàn)全電推進，涉及到多項技術(shù)，發(fā)電，配電，電驅(qū)動，每一項技術(shù)都不是那么好解決的，上世紀80年代以前，根本就無法實現(xiàn)。直到了本世紀初時，人們才開始真正的解決了有關(guān)的技術(shù)問題，開始投入到應(yīng)用之中。這個技術(shù)的發(fā)展還有一個相當?shù)倪^程，目前還目前還不是成熟的問題，這個過程可能要比大家想象的還要慢一點，但是這是發(fā)展方向，不會有改變的，美國人將在福特級航空母艦的后繼艦上實現(xiàn)這一目標。

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>謝邀，主要原因是核裂變所釋放的能量為熱能。

我們來看一下典型的船用核反應(yīng)堆的工作過程：

反應(yīng)堆內(nèi)部釋放熱能，這個熱能被熱介質(zhì)導出用來加熱整齊鍋爐，蒸汽鍋爐會驅(qū)動蒸汽輪機進行旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動能，其中的一部分動能經(jīng)過變速箱傳遞到主軸驅(qū)動螺旋槳；另外的一部分動能則驅(qū)動發(fā)動機進行發(fā)電供應(yīng)整個艦艇的用電需求，多余的電力則會輸入到電池中進行存儲。

在這里我們可以發(fā)現(xiàn)航母核反應(yīng)堆能量釋放的轉(zhuǎn)化方式：

1.到螺旋槳：核能-熱能-動能

2.到蓄電池：核能-熱能-動能-電能

如果利用核能發(fā)電再輸出到螺旋槳 則是：核能-熱能-動能-電能-動能。

其實每一次能量轉(zhuǎn)換都會帶來能量損失，那么燃氣輪機的動能-電能的效率大約是40%，其中有60%的能量是被浪費掉了。然后如果用電力驅(qū)動螺旋槳的效率則是70%，又有30%的電能被浪費掉了。這樣一計算則是：

100%*40%*70%=28%，核反應(yīng)堆用電力推進航母的效率為28%。這比直接利用蒸汽輪機產(chǎn)生動力的效率47%小了不到一半。

那么如果一個堆能推動的航母換成全電力系統(tǒng)的話則需要至少兩個堆。

再看反應(yīng)堆大小

平時我們看到的反應(yīng)堆是這樣的——裸堆，如果放在有參照物的環(huán)境下是這樣的：

當然了，這還只是反應(yīng)堆的堆芯，如果增加外圍設(shè)施那么反應(yīng)堆的大小就僅占很小比例了。

如果一個航母增加了一個反應(yīng)堆，但是僅僅干了一個反應(yīng)堆就可以干成的事情，那么為什么就單單為了“電推”這個概念拋棄傳統(tǒng)呢？造價增加了、載運量降低了，并且效果還和從前差不多——是不是一個賠錢的買賣？這樣做的意義是啥？犯傻嗎？

領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>航母是一個不折不扣的用電大戶，武器系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)和阻攔系統(tǒng)，以后的電磁彈射系統(tǒng)等都是用電大戶，特別是各系統(tǒng)的功能全部打開時的用電最高峰值。如果航母采用全電推進動力系統(tǒng)，注定要和其它用電大戶爭奪資源，導致其它設(shè)備的功能在戰(zhàn)時受損或下降，戰(zhàn)時不能發(fā)揮出其優(yōu)勢就違背了設(shè)計和使用的初衷。當前各國的核反應(yīng)堆技術(shù)的能力能不能達到全部電力化所需要的程度不得而知，美國福特級的最新航母好像是全電推進動力系統(tǒng)，但戰(zhàn)時用電大戶全開的話能不能達到要求的指標不好說。

我們知道核反應(yīng)堆工作原理是靠核燃料棒的原子分裂或聚變產(chǎn)生熱能，再把一部分熱能轉(zhuǎn)換成電能，一部分熱能驅(qū)動蒸汽輪機，這樣的話所產(chǎn)生的能量基本達到整個航母的需求而不會相互干擾。蒸汽輪機是當前各國大量應(yīng)用的成熟技術(shù)，全電推進動力技術(shù)屬于新技術(shù)應(yīng)用，有待日常驗證。核反應(yīng)堆技術(shù)的功率大小更是制約航母各系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，也不是一說核動力系統(tǒng)就是萬能的。