03.01 若航母改用核动力驱动,一公斤的浓缩铀要多少钱,航母核反应堆需多少公斤铀?

冰川世纪85918566


不要过度高估常规动力改为核动力的技术难度,对于有能力建造核动力航母的国家而言。

将常规航母改为核动力航母并不算多难!直接塞两个核潜艇反应堆也行!大不了速度慢点!

第二问,浓缩铀的价钱?航母上用的浓度也就比核弹里的差点,有价无市!

这个浓度的没有人卖!卡扎菲表示十亿美元买浓缩铀,没人卖!

开始回答第一个问题蒸汽轮机需要的就是蒸汽!

说白了就是烧热水,拿什么烧不是烧啊?换成核动力,无非是换了一个贵很多的锅炉。

想想核动力航母也是在常规动力航母上演变来的。没点继承可能么?

而且甭管是核动力航母还是常规动力航母,他们的动力来源都是蒸汽轮机(女王不是,女王是燃气轮机)

世界第一级航空母舰企业级航母也是在小鹰级航母的基础上改装而来的。


在英法合作建造航母的时候,在法国版伊丽莎白女王级上,法国打算使用两个k15型反应堆。英国依旧使用常规动力。

再比如说俄罗斯的风暴级航母计划,设计环节就是核动力/常规动力

所以说常规动力航母不可能改装成核动力航母是扯淡,但是核动力和常规动力在相同动力舱大小下进行对比,核动力航母的功率不占优势。

所以改装核动力,航母的总功率很可能会下跌。而且油库啊,油管啊,什么的怎么处理?


而且与其把常规动力航母改成核动力的还不如再造一条航母呢

改的价钱都够在买一条了

至于浓缩铀的价格?

高浓缩铀、武器级高浓缩铀根本就没有价,至于原因么,emmm还不如直接交易核弹呢....

给你个眼神自己体会

获得1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。再来看看铀矿石的价格:铀期货价格目前交投于:27美元/磅。1吨=2204.6磅,200×2204.6×27=11904840美元=1190万美元。也就是说:

1公斤武器级浓缩铀约为1190万美元这还只是原料的价格,离心机什么的还没有算,电力也没有算!而且卡扎菲表示老子十亿美元买上一公斤的武器级的怎么就没人卖?浓缩铀的价格可见一斑!

然后尼米兹级或福特级,装入的核燃料总量不超过4吨。

S8W反应堆(俄亥俄级),装入的铀235的总重只有140公斤!

两者的反应堆不同、所需核燃料铀—235的丰度不同,反应堆和反应堆不一样!核燃料棒的价格天差地别!

核动力航母使用的核燃料根本就没有官方的详细资料——这些都是保密的。

当然了核潜艇的核反应堆并不是不能直接搬到航母上的,但是做好心理准备!八核造价八倍风险!

要么就是两个然后动力很尴尬!连常规动力的都比不上!

所以么还是在常规动力航母设计的基础上进行改造,就行了。

至于常规动力航母强改核动力航母什么的还是算了吧。


啸鹰评


核动力航母是大国的象征,不单是它的超强战斗力,还体现在运营它需要花费的天文数字般的金钱上。核动力航母既然使用的是核燃料,它的价格就应该是影响航母使用成本的因素之一,那核燃料价值多少钱呢?首先我们要了解核燃料的有关知识。核裂变反应的“燃料”是铀235,从天然铀中提取而来。地壳中铀的含量大约为百万分之四,事实上比银,汞,镉等金属的储量还要多。但是铀的分布太广泛,少有1%以上的富矿,全世界的铀矿大多是含铀量1%-0.1%之间的中等品级铀矿。

矿石中的铀提取后处理成重铀酸铵,即所谓的黄饼,再处理成铀的氧化物送入铀浓缩厂。在厂中,铀的氧化物经过一系列除杂和反应变成六氟化铀。六氟化铀易升华,随后就可以开始浓缩。商用核反应堆一般使用铀235含量3%的燃料铀,因为核动力航母的核反应堆数据处在保密中,我们也以3%燃料铀计算。

铀的处理和浓缩的成本以分离功计算,这是一个反应了生产一定量浓缩铀时消耗多少铀原料和其中的浓缩成本之间的的数学关系,全世界通用。生产100000公斤3%燃料铀需消耗天然铀548000公斤,消耗分离功431000千克单位。因为福岛核事故的阴影,国际铀产品市场一路走低,2017年12月天然铀价格跌至约55美元/千克,分离功跌至约47美元/千克单位,平均下来一公斤浓缩铀价值504美元。尼米兹级马力260000,一年约需消耗6吨燃料,而它的续航时间可达13年,那么一次装料就需要约78吨浓缩铀,价值约3931.2万美元。这个价格似乎不贵,但要知道核反应堆的造价才是成本大头。


兵器次元


铀矿石倒是有价格,2015年大约在40-50美元一磅,提取的话还要提取功。假设航母用的和核电站一样的3%左右浓度的浓缩铀。那么每千克铀需要6.6千克天然铀,天然铀大约200-300美元一磅,也就是一千克天然铀大约500-750美元。浓缩铀还需要提取功,提取功的价格大约一千克70-100美元。一公斤浓缩铀需要4公斤多的提取功。

这么算下来,大约一公斤3%浓度的浓缩铀=6.6*(500-750)+4*(70-100)=3580-5350美元之间。

一座一百万千瓦的核电站,一年浓缩铀用量,纯数学的算,需要2700千克。也就是说,一艘十万吨级的航母,按照推进功率200MW来算,其实百万千瓦还有结余。纯粹从功率而言是足够了的。也就是一个核动力航母,一年是用不了2700千克3%浓缩铀的。也就是纯算数的燃料消费低于一千四百万美元。

然而现实中,这是不可能的,要是都能这样算,美国人得乐掉大牙,省大钱了。实际上一台航母的年维护费用大约在3-5亿美元。


只有相思


航母改用核动力驱动?题主想必搞错了:常规动力的航母根本就无法改用核动力——从根本上的设计就不同。这题可以改为:核动力航母用的浓缩铀多少钱一公斤?一艘核动力航母需要多少公斤浓缩铀?

先来看看什么是浓缩铀?根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235为核电站发电用低浓缩铀,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀——可直接造核武器了。

目前,高浓缩铀、武器级高浓缩铀根本就没有价:这是严禁交易的。不过,可以根据耗费原材料的量来推算一下。根据权威资料:获得1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。再来看看铀矿石的价格:2017开年以来,全球铀矿市场大放上涨,铀价飙升近30%。 纽约商品交易所,铀期货价格目前交投于:27美元/磅。1吨=2204.6磅,200×2204.6×27=11904840美元=1190万美元。也就是说:1公斤武器级浓缩铀约为1190万美元,当然这只是按原材料推算的价格,实际上要高于这个价——人工等费用都未计算在内。



尼米兹级或福特级,每台反应堆的热功率在30万千瓦以上,装入的核燃料总量不超过4吨。而俄亥俄级的S8W反应堆,装入的铀235的总重只有140公斤!两者的反应堆不同、所需核燃料铀—235的丰度不同,而核动力航母使用的核燃料根本就没有官方的详细资料——这些都是保密的。并且核潜艇的核反应堆是不能直接搬到航母上的,法国的核动力航母就是照搬核潜艇的核反应堆,到现在都是问题不断,难以解决。



所以核动力航母需要的核燃料根本就无法计算其费用,其需要的核燃料重量倒是可查:低于4吨。有许多消息称:常规动力航母的效费比要比核动力航母的效费比更高,我是不敢苟同。且不说其依据是什么,单就核动力的优势来说,发展核动力航母就是必须做的事。真打起仗来还考虑效费比?效费比,那只是针对出口武器来说的,可增加其卖点——对于经济紧张的国家更有吸引力,至于别的吗?没用。

这场面??


儒道之主


由于核燃料的丰度不同,提炼成本也不一样,还有技术原因,有的复杂,有的简单,自然价格不一样,因为这东西没有向外卖的,就是有卖的也是偷偷摸也不会透明,参照老美,现在提炼一公斤大约5000多美元吧。

一艘航母需要多少公斤?参照美国“尼米兹”级航母,A4W和A1G两座核反应堆,两堆的核燃料大约重690公斤。

另告,中国小型核反应堆“玲珑一号”已于去年投入工程化运用,其热功率要比“福特”号航母的A1B高,大小完全可以运之未来中国航母。稍大一些的“华龙一号”研制也已结束,即将投入工程化运用。


魂舞大漠


舰船核动力包相对于陆地核电站,最大的特点就是总体积大大压缩,核潜艇的反应堆尤其小巧玲珑,但相同体积的能量密度却比陆地核电站大得多,所用的核燃料的丰度也高的多。

一个百万千瓦级的陆地反应堆,核燃料棒总重在一两百吨,核燃料棒铀235的浓度只有3%到10%。尼米兹级或福特级,每台反应堆的热功率在30万千瓦以上,装入的核燃料总量不超过4吨。而俄亥俄级的S8W反应堆,装入的铀235的总重只有140公斤!

俄亥俄级的单台S8G 压水堆装置,采用美海军标准压水堆装置热线图,一台反应堆,两个动力循环分系统,每个分系统中包含一、二回路支回路,共用减速齿轮箱,单轴,推进一部七叶大侧斜螺旋桨。

一回路系统 S8G 自然循环压水堆,热功率250MW,堆芯直径1.6m,高度1.7m,燃料元件约60 盒。采用板状元件,铀锆合金燃料,铀 235 富集度为 40%,包壳材料为锆-4 合金,铀235 燃料初始装载量约为140kg。堆芯功率密度为80MW/m3。反应堆采用铪控制棒,用于控制后备反应性,使堆芯具有长寿命。一回路系统压力为16MPa,冷却剂进入反应堆入口温度280℃,出口320℃,冷却剂流量约 3600t/h,主循环泵功率 169kW。

由上可见,庞大的俄亥俄战略核潜艇,其反应堆核心部分,只是一个不到一人高的“金属罐”而已,其他核潜艇的反应堆也差不多这么大。这类反应堆用的都是“铀锆合金燃料板”,通过特殊工艺让高浓度铀渗透到金属锆合金中去,作为反应堆燃烧材料。而不是民用核电站那种二氧化铀陶瓷块。能量密度成百倍的提高。

至少一公斤浓缩铀要多少钱,我想是无价。

(兵说团队:瀚海狼山)


兵说


其实本文的问题就是核动力航母的问题。这里肯定会涉及一些具体数据和细节的问题。也就是说,核动力航母所使用的1公斤浓缩铀需要多少钱?而核动力航母,又需要多少公斤鈾?

我们先定义一下核动力航母的能源材料浓缩铀235。国际原子能机构定义丰度为3%的铀235为核电站使用低浓缩铀。而大于80%的为高浓缩铀。自然超过90%以上丰度的就为武器级的浓缩有可以制造核武器。

但是无论是低浓缩铀还是高浓缩铀在自然界中是无法获取的。都是是需要通过铀矿石提炼出来。200吨的铀矿石,才能提炼出1公斤武器级的铀235。按照2017年国际铀矿价格,有矿石每磅27美元,2204.6磅等于1吨,那么也就是1公斤铀235=200吨×2204.6×27=1190万美元。
福特级航母剖视图



世界各国铀矿所占比例

这只是纯商品的交割价格,并不是真正的实际材料应用价格,这里面还需要运输,加工,人工等相关费用。自然铀235的价格要远高于1190万美元/公斤。
核动力航母装置简易图。


但是对于核动力航母,我们只能拿美国的尼米兹给来说话。毕竟目前其他国家只有法国拥有小功率的反应堆。美国的航母为主流模式。而航母自己的每台反应堆热工率在30万千瓦以上,两台反应堆就是60千瓦以上。对于一个100万千瓦的核电站来说,每年所需要的3%丰度的铀235大概在60吨。但是价格在每公斤4000美元左右。



由于航母不可能像核电站一样制造庞大的体积,那么只能压缩体积的前提下,使用较高浓度的铀235,通常美国都是使用丰度在40%的铀235。因此装入核反应堆的核燃料在4吨以内。核动力航母的铀235原料介于核电站原料与武器级原料之间。这样就只能估算美国航母所需要的核动力装置核燃料的大概价格范围。大体价格可能会在 50万美元/公斤(由于这属于保密级别这里只是推测)。


但是对于核潜艇的核反应,对相对功率较小,一般需要所装入的和燃料相对较低。像美国的俄亥俄级弹道导弹核潜艇使用的S8W反应堆。其内部的核燃料有235总重才140公斤,而英国和法国的相对更小。而法国的戴高乐号航母是直接采用核潜艇上的反应对,结果相对功率较小,弄得目前问题连连。


图片来源于网络

对于4吨原料的核动力航母来说。这不只是简单的价格问题,更重要的是,相对技术成熟度的问题。核动力航母自然优势多多,但是也是一个吞金巨兽。也不是小国能够玩得起的。幸好我们也一直在路上。


淡然小司


要改不如直接造,改动等于原来的航母几乎废了。

直接造的成本如下:

第一你要准备好10万吨优质合金钢材;第二你要建好一个10万吨级的船坞;第三你要召集2千名造船工人焊接和建造船体;第四你要汇集500家科研机构进行各种设计和计算;第五,你要联系1万家大小企业为航母生产各种零件;第六你要调集50台机车,5000节车皮,20艘货船运送各种材料和零件;第七,你要动用10000名铁路人员,1000名公路司机,1000名港口人员负责运输;第七你要依靠500个各类管理部门,5000名工作人员来协调计划;第八你要组织100名权威专家,1000名技术人员,组成10个以上的专家评审委员会,进行评估、审查和验收;第九你要集结1000名海军官兵,2000名保卫部队,20艘以上的舰艇和各类专业船只,进行试航;第十你要花费5年以上的时间设计,再花费5年的时间建造,再花3年以上的时间完善和定型母舰;第十一,为以上10条,请准备好1000亿人民币的费用。


快乐王胖




浓缩铀,指经过同位素提炼后,铀235含量超过90%的铀金属,与其相对的是贫化铀,浓缩铀是制造核武器的原材料。

由于国际原子能机构明令禁止有核国家进行核扩散,因而,在国际市场上很难买到核武器的原材料。致使国际市场上对于浓缩铀的价格也没有一个统一的标准。

我们以美国尼米兹号核动力航母为例。尼米兹级航母装两座核反应堆(A4W和A1G),也就是双倍的核燃料。所谓核燃料有三种含义,一是指可以裂变的铀235,二是不能直接与热中子进行链式反应的铀238,三是两者之和的统称。而其中,核燃料的丰度(就是通俗说法浓度)很关键,决定了总的核燃料的总重量,丰度是核反应堆里铀235所占总的核燃料的比重。那么,经过有关资料的报道,尼米兹级航母的丰度一般是40% ,138公斤。那么一座反应堆总的核燃料重量应该是138公斤/40% =345公斤,两座核反应堆的核燃料大概重345x2=690公斤。一炉料能用多少年,是一个不定数,出海多,核燃料用得狠,当然换料周期短,尼米兹号一般正常使用13年左右换第一炉料,出海少可能整个服役期都不用换料。

但有的资料说尼米兹级后期的核反应堆已经开始使用报废的核弹燃料,丰度已经达到90%以上。那样的话,核燃料会装载的更少一些,使用时间会更长,换料周期会更长。


阿尔法军事


在当今世界各国所有现役的航母中,除了法国4w吨的戴高乐号核动力航母外,剩下的就都是鹰酱家得了。美国是第一个搞核动力航母,也是历史上建造最多、现在拥有核动力航母最多的国家。除美国和法国之外,苏联也搞过一艘核动力航母——乌里扬诺夫斯克号核动力航母,这艘航母于1988年开始建造,苏联解体后被分给了乌克兰,最后以废钢铁出售。

美国从1961年服役的“企业级”核动力航母开始,又搞了10w吨的“尼米兹级”、“福特级”超级航母。所以咱们以美国“尼米兹级”航母为例,说说航母的核反应堆。在经过一系列论证后,“尼米兹级”航母最终采用双具功率各为130000马力的A4W型反应堆,其总功率比“小鹰级”和“企业级”的280000马力要低。不过先前的“企业级”采用8具A2W型反应堆。

先纠正一个小错误,常规动力航母不可能重新改用核动力驱动,一艘航母采用何种驱动类型,这必须是在设计之初就定好的。

无论是A4W型还是A2W型压水反应堆,换燃料(也就是低浓缩铀棒)都是一项费时费钱的大型工程。不过,A4W型反应堆更换铀燃料棒的频率要明显低于A2W型反应堆,为每13年更换一次,可连续航行80w—100w海里,而A2W型每更换一次只能够连续航行20万—50万海里。

不过,由于总功率略低、船型宽导致阻尼增大,“尼米兹级”的航速只有30—31节左右,而“企业级”的航速可以达到35节,采用传统动力的“小鹰级”、“福来斯特级”,其最大航速也达到33节。

“尼米兹级”两座压水型反应堆采用低浓缩铀,一次需要装入4吨丰度为40%的铀235。至于更换一次燃料要花多少钱,这个无法得出确切的数字,40%高纯度核燃料价格大约20万元每公斤,4吨核燃料需要大约8亿美元,加上更换过程中的各种费用,大概需要10亿美元左右。尽管这个数额看上去很吓人,但是尼米兹级航母一次填加的核燃料可以航行100万海里,使用13年,每年平均消耗量并不多。


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