船用核堆的最佳丰度不是91也不是57，到底是多少？

二战以后一直到今天，已经80多年过去了。所有的船舶核动力，从最早的核潜艇，到后来的核动力航母；还有少量的核动力破冰船，核动力巡洋舰，甚至极少见的核动力驱逐舰，几乎无一例外都是压水堆模式。至于其他的堆型，包括当今经常被提到的钍基熔盐堆、高温气冷堆等等，到目前为止仍然都是远景而已；现实中正在建造的核动力航母与核动力潜艇，无一例外都在使用成熟靠谱的压水堆。那么到底什么是压水堆？压水堆就是压力水为整个反应堆的第二回路，第一回路用金属钠或者锂钠合金，也有直接用水的。把堆芯上千度的高温热量传递出来，通过换热器置换给循环中的高压水；高压水转变成高压饱和蒸汽，推动船用蒸汽轮机旋转做功，直接推动船体前进，要么用来发电后再推动前进。

做完功后的高压饱和蒸汽内部的压力与温度降低，此时再经过冷凝器，通过外界的海水降温，重新变成有压力的循环水，通过水泵系统再进行封闭的二次循环。这就是整个压水堆，在核动力航母或者核潜艇上做功的大致过程描述。期间整个循环是全封闭的，完全不需要外界的任何燃料或者氧气的参与，因此最适合水下推动核潜艇。假设做的功率较大，就可以用来推动大型航母。如果把二次循环需要的水泵系统全部或者部分去掉，用来减少噪音，这就是当今核潜艇上流行的所谓自循环先进压水堆。而所有压水堆的真正核心是堆芯，这是一个高度精密的圆柱型压力容器。核燃料就装在堆芯里面；另外是一回路循环的管道与上面随时可以插入的减速棒。核燃料一般用浓缩铀。不过未必是丰度高达91的武器级浓缩铀。

超级大国的航母与核潜艇上，之所以流行丰度高达91的武器级浓缩铀；主要是冷战时代，拆下来的核弹的弹芯、甚至还有从前苏联继承者那里进口的已经掺入杂质同位素的武器级浓缩铀太多。民用核电站根本无法用这么高丰度的，于是只好给军用堆用上了。但是也不敢把91丰度的直接填满堆芯。真那样做，随时能出现超临界现象而引发大规模核爆。即使91丰度的浓缩铀，也需要先稀释再装入堆芯。你可以把武器级浓缩铀看成纯白糖；但需要把这些纯白糖分散在类似饼干的稀释物中；然后再把这些饼干装满核反应堆才基本安全。外界传说一旦用了武器级浓缩铀，无论核航母还是核潜艇，全寿命都不用换料大修了。这都是以讹传讹。即使全新的福特级，全寿命也需要至少换料1次；而尼米兹级是2次。

弗吉尼亚级核潜艇说30年不用换料，其实也够呛。毕竟到目前还没有服役那么长时间的该型潜艇，换不换到时候看潜艇核堆的实际表现。而法国航母与核潜艇，一般用丰度为27到57的半高浓缩铀，综合效果也算说的过去。而神秘大国的核牙越来越多；核动力航母似乎也箭在弦上。那么到底用多大丰度的燃料最科学合理？就是一个大课题；现在终于找到了最佳规律。既不是57也不是91，是另外一个数字！全程出力强劲、绝对安全可靠；最终的换料次数还最少，终于又上了一个超级大台阶！