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，已經考慮到了現代化的核安全要求。由于不需要外殼，整個反應堆體積更小（只有第三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依靠熱段（向上流）和冷段（向下流）中的流體密度差來實現的流動循環(huán)。如果堆芯結構和管道系統設計得合理，就能利用這種驅動推動冷卻劑在一回路中循環(huán)，并帶走堆內產生的熱量，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。前蘇聯自然不能落后。

當時前蘇聯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，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。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，使得安全系統在各種事故條件下，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推進主汽輪機由2臺獨立的單缸汽輪機并聯所組成，配備了2臺主凝結器等輔助設備，2臺汽輪機可并聯運行，也可以單獨運行。該方案除了能簡化系統外，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。