北風之神級核潛艇

第四代核反應堆

20世紀80年代開始，前蘇聯(lián)開始設計第四代攻擊核潛艇（北德文斯克級、塞拉B型）、巡航導彈核潛艇（奧斯卡C型）與彈道導彈核潛艇（北風之神級），與之配套的新一代反應堆裝置是整體式的。這種布局配置明顯的優(yōu)點就是一回路在一個空間里（綜合體的殼體里），而且沒有大口徑的管道、連接管和閥門等裝備。這種動力裝置在設計時，已經(jīng)考慮到了現(xiàn)代化的核安全要求。由于不需要外殼，整個反應堆體積更�。ㄖ挥械谌�代反應堆的三分之二，甚至更小些），自然循環(huán)能力非常強。

所謂自然循環(huán)能力是指在閉合回路內(nèi)依靠熱段（向上流）和冷段（向下流）中的流體密度差來實現(xiàn)的流動循環(huán)。如果堆芯結構和管道系統(tǒng)設計得合理，就能利用這種驅動推動冷卻劑在一回路中循環(huán)，并帶走堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量，而不再使用循環(huán)泵進行強制循環(huán)。當時美國正在建造的海狼級就是采用了一體化自然循環(huán)壓水堆。前蘇聯(lián)自然不能落后。

當時前蘇聯(lián)的目標是有自然循環(huán)的時候，其滿功率可以達到30%至35%（美國的海狼級只有25%至30%），這可以保證北德文斯克級攻擊核潛艇在不開主泵情況下，擁有22節(jié)以上的航速，可以想象這對核潛艇意味著什么！

相比普通壓水堆，前蘇聯(lián)新一代一體化自然循環(huán)壓水堆還具有以下特點：

增長堆芯壽命：反應堆一次裝料所使用的時間稱為堆芯壽命。反應堆壽命越長不僅可以減少反應堆換料的次數(shù)，更可以提高潛艇的在航率，也使得放射性廢物大量減少，減少了對潛艇進行大切口的次數(shù)。為了達到堆芯壽命大幅度增加，設計局從設計長壽命的燃料元件著手，研制新型耐腐蝕，耐輻射的材料，并使用濃度非常高的富集鈾。

安全與可靠性高：前蘇聯(lián)海軍力圖使新一代反應堆在安全性與可靠性方面達到一個新的高度。新反應堆可以在全艇斷電、冷卻劑斷流等情況下，堆芯都可以依靠自然循環(huán)導出余熱，并應用非能動安全系統(tǒng)，使得安全系統(tǒng)在各種事故條件下，都可以正常工作。

自動化程度高：該反應堆的自動化程度超過以往任何一型反應堆，不僅減少了人員數(shù)量，同時也減少了人員操作的可能性。

噪聲更低：核潛艇主要的噪聲源之一就是來自反應堆的機械噪聲，新型自然循環(huán)反應堆，配備了更好的隔聲減振和吸聲結構，整個反應堆的噪聲，計劃是比第三代壓水反應堆減少一半左右。

系統(tǒng)和設備更簡化：新型反應堆二回路都采用了雙機單缸。雙機單缸是指二回路系統(tǒng)推進主汽輪機由2臺獨立的單缸汽輪機并聯(lián)所組成，配備了2臺主凝結器等輔助設備，2臺汽輪機可并聯(lián)運行，也可以單獨運行。該方案除了能簡化系統(tǒng)外，還具有提高二回路壽命的優(yōu)點。

通過上述措施，新一代反應堆在各方面性能與美海狼級配備的S6W自然循環(huán)反應堆不相上下。目前剛投入現(xiàn)役的北德文斯克級上裝有1座新式的KTP－6型自然循環(huán)一體化壓水反應堆，標志著俄羅斯核反應堆技術已進入第四代發(fā)展水平。