核潜艇的动力装置有几个事不太清楚，请大家科普。

Question

1.毛子的阿尔法级核潜艇用的是液态金属反应堆，液态金属和普通水相比，金属的热容量要大很多，这样做是不是可以用体积和重量受到严格限制潜艇用核反应堆输出更多功率呢，换句话说就是如果输出功率一定，用液态金属做导热剂的话反应堆体积可以做得比较小？

前苏联违反常规用液态金属，是不是因为那时候在压水堆上面落后美国太多，是无奈的选择？
液态金属反应堆是不是这样：就是一回路是液态金属，但是二回路还是普通轻水，液态金属把反应堆的热量导出，传递给二回路的轻水，还是要靠轻水产生水蒸气来发电？

液态金属做导热剂的话，一回路内用不用保持很高的大气压？普通水的话必须要给很高的压力才不会沸腾，现在的压水堆一回路就是这样，但是貌似长时间加压也是挺麻烦的。
2.液态金属如果总是接受反应堆的热量，肯定是会永远处于液态，但是如果反应堆停堆了，液态金属不接受热量，一旦冷却的话会不会凝固阻塞管道，一旦这种情况出现怎么解决？比如说如果液态导热剂阻塞了管道，即使反应堆重新启动的话能恢复正常么？

3.我看到的资料上说美国海浪级核潜艇反应堆的功率是4万马力，现在一般的压水反应堆发电效率是30%，海浪是全电推进的，这么算的话反应堆发电功率只能是1.2万马力。我这么算有问题么？
最近看到说全电推进的话题，里面有一段文字“一般齿轮变速箱的传动效率可能达到95%以上, 发动机传到螺旋桨的功率损失小于5%上世纪前期,装船的发电机和电动机的效率都难以达到90%, 还要加上控制电路的线缆损耗. 假设发电机和电机的效率都达到90%, 控制和传输线路效率为95%, 那从最终传到螺旋桨的功率为 90% * 95% * 90%=76.95%, 而且效率越低, 功率越大, 带来的散热问题就越大。”

如果海浪级核艇还是用齿轮箱机械变速推进的话，是不是机动性要好很多？反应堆的发电效率到底该怎么来算？现在普通压水堆发电效率只有30%左右，潜艇用的压水堆也就这个意思吧？如果反应堆的二回路水蒸汽直接做功，通过变速齿轮直接驱动潜艇，效率要高很多吧？

4.核艇反应堆发出的电是直流电还是交流电？海浪级好像用的是直流电机，虽然能直接调速但是大功率直流电机体积很大，不太适合潜艇这样狭小的空间内使用。现在的交流电机也能直接调速吧？

5.法国的核潜艇是不是一开始就用的是反应堆发电，用电来驱动潜艇？而且听说法国核潜艇是用交流电机来驱动，那时候的交流电机技术没有现在这么先进，还是需要变速齿轮的吧？变速齿轮工作时是有噪音的，这样的话不就没有噪音小这个优点了么？那法国这么搞到底图什么？

6.老式核潜艇除了法国以外，都是反应堆蒸汽轮机通过变速齿轮直接驱动的，也就是说反应堆并不发电，那么核潜艇本身需要的电力来源是什么呢？核潜艇本身电力需要很多，恐怕蓄电池是不够的吧。核潜艇虽然有柴油发电机，但是只能在水面通气条件下使用。
苏联海军的阿尔法级核潜艇用的液态金属反应堆工作时，一回路的液态金属温度可以达到1000摄氏度，那这个管道和阀门什么的要用什么材料做啊？感觉这个太变态了。

Answer 1

1阿尔法的液态芯主要是考虑传热效率比之轻水要高的多，当然存在很多隐患，但是单位重量下，堆芯产生的能量会以较高的换能比例导出，大大提高了反应堆功率。一回路因为是液态金属所以温度控制要求很高，对压力要求不如轻水。前苏联使用液态金属就是要在功率输出上超过美国所以才有这一技术冒险，当时压水堆的单位功率水平还是比较低的。
2反应堆挺堆不是你想的那样，一点能量都没有了，完全停止运行了。实际上有点象汽车的怠速，真正的关闭核反应堆重启是需要很多准备工作和时间的。
3蒸汽直接做功是可以的，老蒸汽轮机不就是这样吗，锅炉里的蒸汽直接做功，热效率太低，而且最致命的问题是噪音巨大到不能容忍。现在的全电推进技术已经趋于成熟，甚至用到了超导技术，机械传动有很多优点，但用在潜艇上未必可行，首先是重量大，其次是噪音大，再次是维护成本过高，每一条都很要命。实际的技术和教科书上还是有很大差距的。
4美国有这个技术把直流电机做小，当然海浪的艇壳也不算小了。交流电机的调速可能需要额外的设备辅助，这个没研究过。
5法国图的是在小排水量水平上做出核潜艇来，美国不怕这个，他的艇大，很多设备都可以装，而法国不然，所有设备都要考虑能不能装进去。
6原来的时候都是蒸汽轮机带动发电机发电的。核反应堆本身就是个无穷尽的蓄电池。

Answer 2

1.这个核反应堆的功率是一定的，采用任何材料都不能突破其上限，使用液态金属只是会减小其能量损耗，实质的功率不会增加，只是比压水堆高罢了。而做的比较小，这个理论上来说在热传导回路这方面可以达到，主要的核燃料部分是小不到哪里去的，而做得比较小的同时也带来了安全隐患，况且液态金属本来就很危险。并且苏联的这种做法，虽然在一回路上通过液态金属提升了输出功率，但由于其比较复杂，提升的功率基本可以在由一回路传到二回路的过程中消耗掉，实际能力有限。
2.停堆以后热量不是一下子就消失的，在温度逐渐降低的过程中完全可以在金属固化之前将其导出。当然，这有个无厘头的办法，反正还要用这个反应堆，等再启用的时候金属就会因为受到高温而重新液化了。
3.关于这一点，我跟楼上那位想的一样，直接做功可行，但是噪音实在不能忍受，而且会有很多热量及蒸汽白白浪费。况且现在电力驱动是趋势，能量损耗也在逐渐降低，综合性能应该不弱于机械传动。至于那个30%的数据，个人认为用在潜艇上的核反应堆并不合适，毕竟按照这样来算，潜艇的速度将变得极慢。
4.这个真没研究过啊，但是可以肯定，直流电机还是比较简单的，连美国都搞不出来的东西，估计的确有一定难度。
5.这个您刚才说了，直流电机体积大，而法国的红宝石级核潜艇较小，不能安装体积大的直流电机，只能使用交流电机。
6.就算是直接驱动，可也带着发电机的。

Answer 3

1. 阿尔法是试验性质的，美国人也搞过液态金属堆的试验，毛子无非是烧钱做得变态，功率是上却很多，阿尔法也创造了42节以上的潜艇航速世界纪录，就是除此以外没有任何作战能力，开销更是天文数字，安全隐患严重，基本上试验完就退役。虽然毛子的实力是远不如美国海军，但是阿尔法的试验与此无关。1000度温度下的材料多了去了，自己去想想航空发动机的工作环境。
2. 这个就是液态堆的严重安全隐患，现在早就没人用了。
3. 你看到的资料是错误的，海狼9170吨的水下排水量，要达到35节的最大航速，反应堆功率至少5万马力以上。海狼不是全电，没有潜艇是全电推进的，用的就是机械齿轮减速，和其他攻击核潜艇是一样的。
4. 核反应堆自身不能发电，只有通过发电机才能发电，直流交流都可以，看电动机的类型。
5. 当然不是，从来没有全电推进的核潜艇，现在都做不到，更不要说以前的技术了。唯一不使用齿轮减速机构的核潜艇是美国的一角鲸号，不过是测试用的。而且是通过特殊设计的蒸汽轮机来取消齿轮减速机构的。
6. 简单，蒸汽轮机可以驱动主动力轴，当然也可以带动发电机发电。核潜艇最不缺的就是电，因为可以不停的发电。