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美國戰爭部與能源部於2月15日執行了一項關鍵任務,利用C-17軍用運輸機將一座下一代微型核反應爐Ward 250的原型機從加州空運至猶他州,正式啟動這項攸關戰場生存的能源革命測試。如果這種微型核電廠測試成功的話,未來的戰爭中,美軍的前進基地可能不再需要使用油料的發電機,變成永不停電的基地,擺脫脆弱的油料補給線。
Ward 250屬於高溫氣冷球床反應爐,採用氦氣做冷卻劑,石墨做中子減速劑,燃料顆粒採用TRISO陶瓷封裝特殊構型,被包裹在微型安全殼內,抗熔毀能力強,在堆芯暴露的極端條件下也能夠將裂變產物牢牢包裹在碳化硅防護層內。這樣就不需要設計厚重的鋼製安全殼或混泥土防護罩,從根本上解決核反應爐小型化的問題。
這項測試的目標是在今年7月4日前,在美國本土實現反應爐臨界運轉。這種微型核電站是針對高強度、長期衝突而設計的,確保在艱難條件下,軍事基地不停電,持續運行下去。
** 美軍首次空運微型核反應爐 打造「不斷電基地」
** 高溫氣冷反應爐 不依賴水堆芯難熔化
** 美新建450座洲際導彈井 換掉50年老兵
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哈嘍大家好
我是馬克
歡迎回到馬克時空
週四
2月19號
美國總統川普警告伊朗
必須就其核計劃達成協議
否則壞事就會發生
他說
可能在接下來的十天內就會揭曉答案
隨着E3預警機
F22戰鬥機和福特航母都需抵達
或趕往中東
美伊衝突的可能性正變得越來越高
波蘭總理圖斯克
2月19號呼籲所有公民應該立刻離開伊朗
他強調
在接下來的幾小時
十幾個小時
或者幾十個小時內
撤離的可能性將不復存在
請務必嚴肅對待此事
我們過去有過慘痛的經驗
有些人總是輕視這些呼籲
這番話一出
引發人們猜測
是不是馬上就要開戰了
不過也有一些人認爲
米蘭冬奧會將在這個週日閉幕
因爲奧運會是象徵團結的活動
而且福特號最快也要在週日以後才能趕到中東
因此美國最快到下個星期纔有開戰的可能
另外一位美國高級官員對媒體表示
美軍的戰略集結預計將在三月中旬完成
目前華盛頓爲伊朗政權劃定的紅線
包括完全放棄游龍座
終止長城彈道導彈計劃
以及停止支持地區武裝代理組織
雖然中東局勢好像進入倒計時
但感覺還不會馬上發生
今天我不想聊中東局勢
而想聊聊最近開始測試的
美國下一代微型核反應爐的話題
美國戰爭部與能源部於2月15號執行了一項關鍵任務
利用C17軍用運輸機
將一座下一代微型核反應爐原型機
從加州空運到猶他州
正式啓動這個攸關戰場生存的能源革命測試
如果這種微型核反應爐測試成功的話
未來的戰爭中
美軍的基地可能不再需要使用油料的發電機
變成永不停電的基地
擺脫脆弱的油料補給線
這項測試的目標是在今年7月4號前
在美國本土實施反應爐臨界運轉
這種微型核電站是針對高強度長期衝突而設計的
確保在艱難條件下軍事基地不停電持續運行下去
這款名爲WARD-250的反應爐原型機
由維拉爾原子公司開發
設計的初衷就是快速部署
WARD-250的設計完全服從於軍事物流
它的整機尺寸被壓縮到標準航運機裝箱大小
能夠通過C17或者C130運輸機進行空運
在運抵之後幾個小時之內就可以完成組裝
與傳統壓水式核反應爐不同
它採用高溫氣體冷卻方式
使用特殊的吹手和燃料
能承受高溫並限制放射性釋放
適合在軍事基地或嚴苛環境中運作
維拉爾原子公司執行長泰勒將這個計劃比喻爲
美國的第二個麥卡頓計劃
強調其在提升國防能力上的戰略地位
透過C17的空運能力
美軍展現了將常時穩定能源
快速投射到全球任意一個戰區的潛力
這次運抵的微型核反應爐
泰勒表示
今年7月將先以100千瓦啓動運轉
年底前提升到250千瓦
之後再逐步提升到最高的5兆瓦
足以滿足5000戶家庭的用電需求
這個核反應爐採用高溫氣冷技術
運行溫度可以達到攝氏750度
不需要大量水來冷卻
球牀反應爐也很難發生堆心融化事故
安全性遠超傳統的壓水式反應爐
很適合作爲遠距離偏遠地區的電力來源
與柴油發電機相比
減少了頻繁的燃料補給需求
這種高溫氣冷微型反應爐
體積小巧還能夠模塊化在地組裝
很適合爲軍事基地提供野戰能源
在戰時
即便敵軍切斷了燃油補給線
配備這種氣冷核反應爐的基地
仍然能夠維持電力供應
雷達防空系統與指揮中心的運作不受影響
成爲美軍在未來衝突中的關鍵後勤拼圖
當然核反應爐也面臨着核廢料問題
能源部長萊特表示
能源部正與包括猶他州在內的幾個州政府協商
評估設置燃料再處理或永久處置廠址的可能性
不過這類前沿的核技術
還需要經過多年的驗證與安全評估
才能實際大規模部署到海外戰場
Guard 250屬於高溫氣冷球牀反應爐
採用氦氣做冷卻劑
石墨做中子減速劑
燃料顆粒採用Tresor陶瓷封裝特殊構型
被包覆在微型安全殼內
抗熔燬能力強
在灰心暴露的極端條件下
也能夠將裂變物牢牢包覆在碳化硅防護層內
這樣就不需要設計厚重的鋼製安全殼
或混凝土防護罩
從根本上解決了和反應爐小型化的問題
高溫氣冷反應爐可以使用傳統的柱狀燃料元件
也可以使用新式的球形元件
從設計上看
球牀反應爐和柱狀反應爐的共同點是
燃料與減速劑石墨被鑄造成一個整體
但形狀不同
與球狀反應爐相比
球牀反應爐有很多優點
首先柱狀反應爐必須停止運行才能夠更換燃料
與常規反應爐類似
而球狀反應爐通過反應爐上方的裝料極致不斷向爐心送料
然後從下方的瀉料極致出料
因此燃料補充是連續性的
其次球狀反應爐中的球形燃料元件沒有預設的冷卻劑通道
氦氣冷卻劑從上方注入
透過燃料球的間隙自上而下的冷卻爐心
而柱狀反應爐的燃料元件需要預留垂直的冷卻劑通道
氦氣自上而下流動帶走熱量
相比而言
球狀反應爐的冷卻劑氣體與燃料球的接觸面積更大
換熱過程也更加有效
第三
球狀反應爐的控制棒可以直接插入燃料球裏面
不需要預留控制棒孔道
球狀反應爐還有一個柱狀反應爐不具有的特點
就是燃料球不僅可以一次通過爐心就廢氣
還能多次通過
就是燃料球多次參加裂變反應
直到達到足夠的燃燒深度
而柱狀反應爐一般只能使用一次通過
高溫氣冷球狀反應爐的核心技術在於球狀燃料顆粒
燃料球有多種形式
比較成熟的是吹手燃料球
吹手直接翻譯過來就是三結構各項同性
它是一種經過實證測試的三重結構
各項同性包覆顆粒燃料技術
被譽爲核燃料領域的重要突破
吹手燃料球的核心是一顆微小的核燃料芯
通常由二氧化油製成
也可以使用碳化油或氧碳化油直徑不到一毫米
負極油含量可達15%到20%
這一燃料芯被三層同性殼層包覆
內層與外層是多孔和高密度碳層
中間爲堅硬的碳化硅陶瓷層
三層殼層將燃料牢牢密封
能夠在1600度高溫和過程壓力下
仍然保持結構完整
防止核裂變產物外泄
也就是說
每個燃料球都自帶一個V型安全殼
然後數以千計的吹手燃料球
被分散在卵石狀石墨塊中
利用石墨作爲中子減速劑
石墨具有較大的體積比熱容
可以承受高溫
仍然維持結構穩定性
大部分高溫氣熱反應爐
氦氣的化學性質穩定
不會對反應爐部件產生化學侵蝕
它的密度溫度變化對反應性影響小
容易提醇淨化
質量比熱容也比較大
在反應爐中
氦氣可以被加熱到接近1000攝氏度
也不會產生任何化學變化
有利於提高換能效率
吹手燃料球由英國在1950到1960年代的
Dragon計劃中率先研發成功
第一座使用吹手燃料的核反應爐是Dragon反應爐
這個Dragon反應爐是高溫氣冷反應爐的先驅
它採用吹手燃料球
氦氣冷卻
石墨減速
1960年開始動工
從1965年運行到1976年
普遍認爲非常成功
美國研究高溫氣冷反應爐的公司有很多
除了維拉爾原子公司
還有X能源公司
X能源一直在開發XE100V型反應爐
它也是求牀高溫氣冷反應爐
但比維拉爾原子的WARD250要大很多
每個反應爐的熱功率約爲200兆瓦
電功率約爲80兆瓦
標準的XE100四級組電廠的總電功率可達320兆瓦
X能源公司投資建設了北美第一座商用吹手燃料工廠
規劃年產最高71.4萬克燃料球
這個工廠在2026年將取得運營許可並投產
爲高溫氣冷反應爐提供燃料供應鏈
在大力發展微型和小型核電廠的同時
面對中共快速崛起的核武庫
美軍也在重建核三維一體
其中陸基的洲際彈道導彈
民兵三型將被LGM35A哨兵取代
哨兵洲際導彈計劃在2030年代初期開始部署
哨兵洲際導彈計劃已經走出超值風暴
將透過新挖數百座地下導彈發射井的方式
全面汰換服役超過50年的民兵三型
負責關鍵中大武器系統的美國空軍上將懷特證實
這項總預算高達1410億美元的龐大工程
預計在2026年下半年重獲里程碑B認證
代表計劃正式獲准進入實體設計階段
儘管這個計劃曾因成本暴增81%引發國會關切
但在戰爭部重建架構之後
開發進度已比預期更快
這項計劃的推進正好落在美俄新削減戰略武器條約
New START失效後的真空期
懷特強調美軍必須確保核威懾能力
不出現任何空窗期
特別是目前的陸基主力
民兵三型洲際導彈已過於老舊
甚至在2023年的測試中出現故障
如果不盡快換裝將難以對抗潛在對手的戰略威脅
爲了讓哨兵導彈順利進駐
美軍決定執行一項極爲罕見的大規模工程
就是放棄修補舊的民兵三型導彈發射井
直接新建數百座地下發射井
軍方的理由是考量到數位化系統與現代通訊光纖的需求
直接新建比翻修服役半個世紀的古董設備更省錢
也更有效率
美國將新建四百五十座導彈發射井
並部署四百枚哨兵洲際導彈
除了導彈主體
洛斯羅普格勒曼公司與洛克希德馬丁公司也正同步研發新型核彈頭
W87-1
剛纔提到的美俄新削減戰略武器條約到2月5號已經到期
但美俄都沒有簽署延期
這個條約對美俄雙方可部署的戰略導彈轟炸機和核彈頭數量設有上限
條約將美國或俄羅斯部署的戰略核彈頭數量限制在1550枚
在這個條約的限制之下
美國的民兵三型洲際彈道導彈
每枚只能攜帶一顆W78或W87核彈頭
76架B52H戰略轟炸機中也有30架廢除了核武投射能力
只具備常規武器投射能力
這個限制條約失效之後
美國空軍全球打擊司令部證實
過去因爲條約限制而降級的核武力量都可以在必要時全面恢復
民兵三型的初始設計採用三枚W78核彈頭配置
每枚爆炸彈量約33.5萬噸TNT
多枚彈頭的設計就是三枚導彈在重返打擊層時
能夠釋放出多顆獨立導引的核彈頭
分別攻擊不同城市或軍事目標
這種一打多的毀滅性配置曾是冷戰時期恐怖平衡的核心技術
未來如果需要的話
民兵三型可以恢復三枚核彈頭的配置
不過如果哨兵洲際彈道導彈能夠順利服役的話
也許民兵三型就不需要改爲三枚核彈頭的配置了
這樣也能省下一大筆開支
當然美國空軍也可以把那些只能投射常規武器的B52H轟炸機重新改裝
讓他們重返核打擊序列
恢復同時執行核武與常規任務的雙重能力
不過這些作業都需要時間和經費
是否值得還需要討論
目前美軍的B2轟炸機
F35A、F15E、F16等戰機以及未來服役的B21轟炸機都具備投射核武器的能力
也許就不需要那麼多B52H來投核彈了
好了今天聊到這裏
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