书城科普读物百科知识-科学百科-核能史话(科普新课堂)
45086000000017

第17章 核潜艇与贫铀弹(1)

当今世界的核威慑力量,主要是由战略轰炸机、洲际弹道导弹(CBM)和战略核动力弹道导弹潜艇(SSBN)三大支柱构成,而其中生命力最强的是SSBN,成为核威慑的核心。

此外,美国在海湾战争和科索沃战争中屡次使用贫铀弹,这种战术武器也引起世人的广泛关注。

核动力潜艇

1624年,荷兰人利尼利斯·德雷尔制造了一种能潜入水中并能水下航行的潜水船。船内可载12名水手,用桨划行,能在5米深的水中潜航几个小时。这艘简陋的潜水船可谓是人类历史上第一艘人力潜艇,开创了人类水下航行的新时代。

潜艇就是能在水下航行的舰艇。由于它能在水面、水下作战,具有机动灵活、隐蔽性好、突击力强的独特性能,在以往的两次世界大战中发挥了重要作用,受到世界各国海军的普遍重视。目前,世界上拥有潜艇的国家和地区近40个,但能够自行设计和建造潜艇的国家并不多,仅有美、俄、英、法、中、日、瑞典、意、荷等10余个国家。

潜艇按照推进动力,可分为常规动力潜艇和核动力潜艇。所谓核潜艇,就是由核反应堆提供动力的潜艇。核动力装置能提供较高的功率,使潜艇获得高航速,并能使潜艇在水下长航数月,核动力系统十分复杂,而且体积很大,因而不适合小型潜艇使用。核动力装置的功率远远超过常规潜艇,1千克铀-235完全裂变所产生的能量相当于2800吨优质煤,或相当于2100吨燃油充分燃烧后释放的能量。除核动力汽轮机装置外,还有一种利用汽轮机发电以驱动电机的核动力涡轮机推进装置。

1954年1月,美国第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号下水,1955年1月17日开始了处女航。新的导弹发射平台——核潜艇问世了,这是潜艇发展史上的重要里程碑,是潜艇动力装置的一次革命。美国的里科弗上将因对第一艘核潜艇的研制成功做出了重要贡献而被人们称为“核潜艇之父”。

希曼·里科弗,1900年出生于俄罗斯的马科夫,1922年毕业于美国安纳波利斯海军学院。第二次世界大战中,他加入田纳西州橡树岭原子能研究中心,为“曼哈顿工程”提供详尽的咨询。1947年9月回到舰艇局后,着手实施海军核动力计划,使“鹦鹉螺”号得以早日建成。之后,里科弗一方面继续在海军任职,一方面负责原子能委员会的核反应堆研究发展工作,为1956~1957年在宾夕法尼亚州的希平港建成美国第一座完整的试验性核电站做出了贡献。1982年退休,他作为一名海军军官服现役长达63年之久。1986年7月8日,这位“核潜艇之父”在弗吉尼亚州的阿灵顿与世长辞。

核潜艇安装导弹后,便出现了两种类型:一类是以近程导弹和鱼雷为主要武器的攻击型核潜艇;另一类是以中远程弹道导弹为主要武器的弹道导弹核潜艇(又称战略核潜艇)。

目前,世界上仅有美国、俄罗斯、英国、法国和中国拥有这两类核潜艇。

核潜艇自20世纪50年代问世以来,经过近40年的发展,已经成为世界核大国海军的重要力量,无论在战略地位上,还是在技术发展水平方面,都取得了其他舰种所不能比拟的地位。现代核潜艇是战略核力量的中坚,具有良好的隐蔽性与机动性能。它能够突破敌方反导弹系统而实施战略攻击,具有打击硬目标的能力,是有效的“核报复力量”,即第二次核打击力量。由于其水下隐蔽性好,可无需空气而长时期地隐蔽在海洋底下。即使是陆上战略核力量被全部摧毁,哪怕只剩下一艘弹道导弹核潜艇,对敌国也可造成严重的威胁。核潜艇也是现代海战中夺取制海权的主力,因此世界核潜艇发展迅速。

中国从20世纪50年代后期开始核潜艇的研制工作。1958年6月27日,当时担任国防科学技术委员会主任的聂荣臻元帅亲自起草了一份呈送中央的绝密报告——《关于开展研制导弹原子潜艇的报告》;29日,中央批准由我国自行研究设计原子动力潜艇的建议。同年10月,二机部决定由原子能研究所承担潜艇核动力装置的研究任务,代号为“09”,并且成立了潜艇核动力装置研究设计组。随后,原子能研究所的有关研究室开展了各类试验研究工作,还曾经派人到苏联参观“列宁”号核动力破冰船。

1959年6月,苏联停止对华援助以后,毛泽东于10月指出:“核潜艇,一万年也要搞出来。”后来,为了集中力量突破原子弹,二机部决定缩短战线,于1962年将核动力潜艇列为暂缓项目,相关的研究小组划归国防科委七院。1963年11月,七院成立核潜艇工程研究所,代号“715”。1965年3月20日,中央专委第11次会议决定,核潜艇的研制工作要马上恢复,要求二机部于1970年建成潜艇陆上模式反应堆。715所划归二机部,负责陆上模式堆的设计和建造工作。

1971年8月,我国第一艘核潜艇驶向蓝色的大海。1974年8月1日,中央军委命名我国第一艘核潜艇为“长征一号”,正式编入海军的战斗序列。1982年10月12日,我国核潜艇水下发射导弹成功。美国《海洋学会会报》撰文写道:“当中国宣布它从潜艇上发射了导弹时,事情已经变得很清楚:中华人民共和国即将成为世界上第五个拥有一支以海洋为基地,具有威慑力量的核大国。”不久,中国“长征三号”核潜艇进行了数月的海洋远航,打破了美国核潜艇最大自给力84天的世界纪录,显示出中国核潜艇良好的机动性和适航性。1988年9月,中国发射弹道导弹核潜艇水下运载火箭成功,标志着中国已经成为世界上第五个拥有潜艇战略弹道导弹能力的国家。

下面简要介绍各国核潜艇的核动力技术发展情况。

美国

美国是世界上最早实现潜艇核动力推进的国家,同时也是最早建造压水堆的国家,是世界上建造压水动力堆最多的国家。美国等有核潜艇国家以压水堆作为潜艇核动力的主要堆型,在40多年的发展历程中积累了丰富的经验,并早已扩展到核电领域,成为当今世界核电站发展的主要堆型。

美国的潜艇核动力反应堆研究发展大体上经历了五个阶段。

第一阶段,从1948年4月着手研究核潜艇到1955年4月第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号正式服役,这是美国从无到有的探索阶段。这一阶段主要是进行堆型选择,突破反应堆工程技术的关键,并建成陆上模式堆,积累了核反应堆的设计、制造、安装和运行经验。但还没有任何潜艇远洋航行的经验。

第二阶段,从1955年4月到1959年,是肯定堆型和批量生产阶段。在此阶段,有“海狼”号核潜艇冷却堆失败的教训,但“鹦鹉螺”号于1957年4月第一次换料,航行62000英里,横渡大西洋,穿越北冰洋,积累了大量成功的经验。与此同时,1957年和1958年S2W与S4W压水堆用于“鳐鱼”、“旗鱼”和“赛戈尔”3艘小型核潜艇。在此阶段进一步肯定了潜艇堆型,证明压水堆安全可靠、工作稳定、结构紧凑、操纵简单以及实践经验丰富,因此美国海军决定予以大力发展。

第三阶段,从1960年到1970年,是美国核潜艇的发展阶段。在这10年中,分散布置的压水堆S5W不断完善,1961年改成S5W-Ⅱ,功率由15000马力增大到20000马力,主泵噪音减小,活性区寿命延长。美国用S5W-Ⅱ成批装备核潜艇,其标准型号是“拉菲特”级弹道导弹核潜艇和“鲟鱼”级鱼雷核潜艇。与此同时,在压水堆基础上进一步对活性区和动力装置进行重大变革,长寿命活性区、自然循环压水堆和单堆大功率化的研究都取得成功,为速度快、隐蔽性好的“安静”核潜艇的建造奠定了基础。

第四阶段,从1970年到80年代,为提高核潜艇的作战能力,新建核潜艇朝大型化、快速化方向发展。这一阶段的突出成就是建成了高速攻击型核潜艇“洛杉矶”级和隐蔽性良好的弹道导弹核潜艇“三叉戟”级,其特征都是自然循环压水堆。高速核潜艇的马力大,采用两台涡轮机、一台减速齿轮和单轴推进系统。“三叉戟”级的马力较小,采用电力推进系统,以便取消主减速齿轮噪音。反应堆活性区寿命力求与潜艇同寿命。自然循环压水堆与长寿命活性区使核潜艇的隐蔽性、可靠性以及潜艇的战斗利用系统等性能大大提高。美国从1961年到1969年研制成功S5G自然循环模式堆;1972年开始建造“洛杉矶”级高速核潜艇,采用S6G堆,1975年建成;S5G堆用于“三叉戟”级,首艇于1981年建成。美国还曾研究全新概念的活性区。

第五阶段,20世纪90年代初至今。由于美国核潜艇经历了大发展阶段,已经建立了足够的海上核威慑力量,因此,美国对发展新核潜艇持慎重态度。这一阶段每年服役的核潜艇也很少,只有几艘。90年代,美国把重点放在建造和研究对付来自紧靠海岸的柴油机潜艇威胁的“海狼”级新型攻击核潜艇的研制方面,而且原计划取代“洛杉矶”级攻击型核潜艇。另外也在研制核潜艇吨位小于“海狼”级的SSCN新型攻击型核潜艇,计划建造30艘。这种核潜艇的噪音很低,增加了隐身性,可满足近海、远海作战的多种应用,将成为2l世纪美国的主战艇。

俄罗斯(包括前苏联)

前苏联的第一艘核潜艇“十一月”号于1958年底交付海军服役,其总设计师是别列古多夫。前苏联潜艇核动力除少量液态金属冷却堆以外,大多数为压水堆。根据近几年获得的信息分析,从50年代后期到目前为止,前苏联的压水堆潜艇核动力已发展了四代。

前苏联核潜艇的发展具有自己的特点。一是采用压水堆为主流堆型,但不放弃液态金属堆型。据统计,前苏联潜艇的核动力堆有96%是压水堆,4%是液态金属冷却堆。二是核动力装置普遍采用直流蒸汽发生器,而不是世界各国通常采用的自然循环蒸汽发生器,从而简化了反应堆的控制系统。三是采用双堆型,前苏联除C-Ⅰ、C-Ⅱ级攻击型核潜艇是单堆外,其余全部采用双堆装艇,即使液态金属冷却堆也是双堆装艇。四是广泛采用能增加下潜深度以及提高隐蔽性的高强度钛合金作为艇壳结构材料,核动力装置的蒸汽发生器和主、辅冷凝器以及一些热交换器等设备也都使用钛合金,提高了抗腐蚀能力和设备运行的可靠性。五是模式堆建在破冰船上,单堆功率越来越大。据报道,前苏联的模式堆建在“列宁”号和“北极”号核动力破冰船上,而不是建在陆地上,这也是其独特之处。

俄罗斯原高尔基OKBM研究设计院近年研制一种供热电联产的小型一体化压水堆ABV—6M,因其为军转民产品,因而可以此为依据,分析俄罗斯第三代潜艇核动力装置的技术设计梗概。这种全新的一体化布置的压水堆,其堆芯是拔火罐结构设计,并采用钛合金双套管式的高效直流蒸汽发生器。这种核动力最大的特点是安全性好、体积小、重量轻,取消了反应堆主冷却剂泵,实现了全自然循环。这无论对提高潜艇核动力堆的安全性还是改善减震抗噪、增强艇的安静航行能力、提高作战时应有的隐蔽性和生命力等方面,都有着重要的实际意义。据说,新一代一体化潜艇核动力堆研究开发工作始于20世纪80年代末到90年代初,功率为200兆瓦的陆地模式堆于1995年建成并投入了试运行。

英国与法国

英法两国对核潜艇及其潜艇反应堆的研究开发工作,起步稍晚于美俄。迄今为止,两国核潜艇的数量远远不及美俄,但两国认为它们具有的核潜艇的威慑力量能够满足其防务和作战需要。

昔日叱咤远洋的英国皇家海军,曾是一支驰名全球的强大远征舰队。第二次世界大战后的今天,最有资格称为老牌海军大国的英国,仍不遗余力地实施其雄心勃勃的海军系列,扩展计划。英国皇家海军早在20世纪60年代初就已经开始了核动力潜艇的研究工作。尽管英国于1960年就邀请罗尔斯罗伊斯联合有限公司设计了核蒸汽发生器装置,而且于1963年由美国设计的“无畏”号攻击型核潜艇开始服役(安装了从美国购买的W5W反应堆)。然而,第一艘由英国自己设计的核潜艇“勇士”号直到1966年才投入运行。

1967年建成了“刚毅”级弹道导弹核潜艇。这些艇的核动力都具有相同的压水堆和推进系统。这些设备的运行经验促使英国在1973年具有新改进压水堆和较好性能的“敏捷”

级攻击型核潜艇得以改进和具有现代化水平。

据报道,到1998年,英国有15艘核潜艇在役,其中3艘是弹道导弹型,12艘是攻击型。英国十分重视弹道导弹核潜艇的现代化,在经济困难的条件下,仍购置美国的“三叉戟-Ⅱ”型导弹,装备“先锋”级弹道导弹核潜艇。第一艘弹道导弹型“先锋”号和第二艘“胜利”号已分别于1993年8月14日和1995年1月7日服役。1997年又有一艘服役。

英国十分重视潜基战略核威慑力量的作用。1990年曾宣布,英国今后水下作战全部采用核潜艇,不再使用常规潜艇。即使是现在明显可见并无发生核大战征兆之时,仍派遣携带核弹头的核潜艇前往大西洋巡逻。1995年4月8日,英国国防部宣布将其全部战略核力量转入水下,准备让配备有“三叉戟”导弹的核潜艇承担准战略任务,取代已有的机载核炸弹,从而担负起空战部队的核攻击任务。如有需要,可攻击事先已明确对准的固定目标、军事基地及交通要冲等。

走向新世纪的英国皇家海军核战略威慑力量,仍将会得到进一步的重视和加强,以随时保障能有效进行有限的核反击。

法国是目前世界上颇具实力的海军强国之一。30多年来,政府对海军建设的重视和投入,海军稳固的发展战略与国防宏观战略的有机统一,使法国逐步建立起一支均衡、精干并具有实战效能的海上力量。尤其是法国海军拥有独立于北约之外的潜基核力量,分外引人注目。在拥有独树一帜的“三位一体”核战略体系中,潜基战略核力量一直承担着法国80%以上的战略威慑使命。