AUKUS防務協議:堪培拉想擁有核潛艇有何優勢和短板?

中國核潛艇

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日前,澳大利亞和美國、英國達成歷史性的AUKUS防務協議。

因消息來得比較突然,引發國際社會廣泛討論。至於這一新的防務協議會給亞太地區的戰略平衡帶來多大衝擊,目前還只能猜測。

但新協議下,澳大利亞將得到美、英兩國的幫助「建造核潛艇的能力」,這才是許多分析人士眼中真正的「重磅炸彈」。 首先,它意味著堪培拉要「撕毀」與法國既有的常規潛艇建造合同,這讓香榭裏舍大怒,史無前例地召回其駐澳、美大使。

其次,AUKUS將讓澳大利亞成為繼中國、法國、印度、俄羅斯、英國和美國後第七個擁有核潛艇的國家。核潛艇技術再次受到世人關注。

那麼,「核潛艇」究竟什麼意思?和常規潛艇比較又有什麼優勢、短板?

澳大利亞國立大學研究員、核科學家AJ米歇爾·(AJ Mitchell)近日在對話(The Conversation)網站撰文,解釋了幾個基本問題:

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核潛艇中的「核」指什麼?

首先,核潛艇不是核武器。

表面看,核潛艇其實和其他潛艇沒有太大差別。關鍵的不同之處在於它以「核發電」方式獲得驅動力的。

原子研究初期,科學家們很快意識到,「原子分裂」釋放出的巨大能量可以用來發電。

過去70 年來,核電站內的反應堆一直在為世界各地的家庭和工廠提供電力。同樣,每艘核潛艇也都是從其艦載迷你核反應堆中汲取動力。

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每個原子的核心是原子核,原子核由質子和中子組成。質子數決定了該原子屬於什麼化學元素;質子數相同但中子數不同的原子核被稱為該元素的同位素。

較重的原子核極易受到「核裂變」影響,即它們會分裂成兩個總質量小於原始原子核的較輕的原子核,剩餘部分轉化為能量。

「核裂變」釋放出的能量是巨大的。正如愛因斯坦著名的方程式E=mc² 顯示的那樣,能量等於質量乘以光速的平方!

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"原子分裂"釋放出的大量能量可以用來發電

核動力潛艇中的反應堆通常以鈾為燃料。從地下開採的天然鈾主要由被稱為鈾238的同位素組成,混合有少量 (0.7%) 的關鍵同位素鈾235。

反應堆工作的前提是,鈾燃料必須先經過「濃縮」,達到含有所需比例的鈾235。對於潛艇來說,這通常要達到 50%。濃縮程度是維持鏈式反應的關鍵因素,以保證恆定、安全的能量輸出水平。

在反應堆內,鈾235遭遇中子強力轟擊,導致原子核發生裂變。反過來,更多的中子又被釋放出來。這個過程在所謂的「核鏈式反應」中持續展開。能量以熱量的形式釋放,可用於驅動渦輪機,為潛艇發電。

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核潛艇有什麼優勢和短板?

核動力潛艇一個巨大的優勢是不需要加油。一艘核潛艇投入使用,擁有足夠的鈾燃料確保服役期超過 30 年。

核動力的高效率還可以讓核潛艇比常規潛艇保持更長時間內高速運行。

另外一點,與傳統燃料燃燒不同的是,核反應不需要空氣。這意味著核潛艇可以下潛到很深的地方達數月,獲得更好的隱形,可以更長時間、更遠距離的部署。

但核潛艇的缺點是成本高到令人咂舌。每艘核潛艇的建造成本動輒高達數十億美元(相當於常規潛艇的好幾倍), 並且需要有具備核科學專業知識的高技能團隊。

有分析認為,憑借其世界一流大學和政府機構提供的專門培訓,澳大利亞可以很好地滿足這一領域的需求,並且還將通過AUKUS三邊安全協議獲得英國和美國提供的專業技術支持。

目前,關於燃料來源的細節尚不清楚。澳大利亞地下鈾儲備充足,但缺乏濃縮和製造反應堆燃料的能力。這些燃料可以從海外採購。

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核廢料怎麼辦?

但是,核廢料怎麼辦呢?

2015年,(南澳州)「核燃料循環皇家委員會」發佈報告說,在南澳大利亞建設長期貯存和處置放射性廢料設施是一個商業上可行的計劃。

最終能否實現仍不明確,但無疑,這是澳大利亞地方和聯邦政府未來必須直面的問題。

常見誤解是什麼?

打造核潛艇,並不意味著澳大利亞要有核武器。因為要達到「武器級」,鈾需要濃縮到 90% 以上的鈾235,而核潛艇所用的燃料純度通常要達到 50%, 距此相差甚遠。

再說,澳大利亞從未製造過核武器,也是核不擴散條約和國際出口管制體系的締約國,包括《核武器不擴散條約》和《防擴散與裁軍倡議》。

潛艇的戰術優勢來自它的隱身性和在不被發現的情況下秘密鎖定目標的能力。

但是,保護船員的安全和自然環境對於任何船艦都至關重要。好萊塢電影《K19寡婦製造者》中,一艘核潛艇在處女航中發生故障,就是利用了我們的反核情緒和對核輻射的本能恐懼。

但安全控制手段的進步與流程完善意味著核潛艇反應堆發生事故機率很低。

AUKUS的政治意寓和其對地緣政治的影響還有待觀察。但有一點已經很清楚:堪培拉堅定擁抱了核概念。