舰载反应堆困难在哪？
这段时间有很多人问核动力航母的问题。有人会说，对于能建设核潜艇和核电站的国家，发展舰载反应堆应该没有难度吧？但是实际情况却是，作为拥有核动力军舰的三个大国，美国，苏联，法国的核动力战舰都有这个和那个的问题。现在，让我们看看各国问题发生在哪里吧。
美国：核动力军舰退役难
作为世界最早投入核动力军舰的国家，美国早在上世纪六十年代就开始建设搭载核反应堆的军舰了。在首批核动力巡洋舰和核动力航母——企业号中，美国主要应用的是核潜艇反应堆衍生的舰载反应堆。
美国核反应堆通常采用“类别代码”+序号+“生产商”的命名方法。注意，这种“序号”指的是该厂商生产的堆芯服役序号，不表示反应堆先进程度。
类别代码如下：
"A" - aircraft carrier
"C" - cruiser
"D" - destroyer
"S" - submarine
生产商代码如下：
"B" - Bechtel
"C" - Combustion Engineering
"G" - General Electric
"W" - Westinghouse
例如，A1W反应堆为西屋公司为企业号开发的陆上模式堆，实际服役堆为A2W，而福特级航母的生产商为Bechtel，且为该公司第一次生产航母反应堆，因此代号为A1B。
根据资料，美国舰艇反应堆有不少有别于他国设计的特色：
1、采用高浓缩铀，美式反应堆U235比例高达93%，为武器级浓缩铀（中国，法国用低浓缩铀，苏联潜艇20-40%，苏联破冰船90%）；
2、采用铀金属而非民用核燃料的烧结二氧化铀颗粒，包裹在锆合金内。
3、铀燃料棒加入“可燃中子毒物”，避免民用核燃料的“不可燃中子毒物”累积，延长寿命；
4、耐压壳内增设中子屏蔽。早期苏联民用反应堆只采用不锈钢外壳，因此中子照射10年后有开裂风险，这样结构寿命较长，可达20-30年不必更换核燃料。最新的福特级航母和哥伦比亚级核潜艇采用50年一次加满设计，即下水到退役无需更换核燃料。
不过，美国核反应堆发展至今也是历经了多次波折才有如今的成就。
在企业号服役时，美国当时还没有足够发动整个航母的大型反应堆技术，同时美国也尚无驱动大型核动力水面舰艇的经验。因此，企业号设计方采用了传统的常规蒸汽轮机航母设计方案，在传统8台锅炉4轴4桨基础上，把8台锅炉替换为8个反应堆及热交换器模组，每个模块输出功率35000马力，工作温度275-285摄氏度，工作压力4兆帕（600psi），达到了当时美国核潜艇反应堆2.5倍出力（1960年代美国鲣鱼级核潜艇用的S5W西屋反应堆最大出力15000马力），8台合计输出动力28万马力，足以让巨大的企业号航母开到33节最大速度。
然而，由于设计年代很早，而且为了压缩体积采用了93%高浓度铀235金属基燃料，企业号反应堆一直工作不如人意，1964年，仅仅服役3年不到的企业号就不得不开始第一次大修和更换核燃料，1969-1970年进行第二次更换核燃料，这次更新的燃料组件预计可用10年，此后平均10年更换一次核燃料。2005年，企业号在纽波特造船厂遭遇了历史上最严重危机：因为航道计算错误，船体在船厂意外撞击沙洲，导致8台反应堆瞬间全部停机，此后3小时一直使用应急电源。虽然之后成功修复反应堆，但老化的船体保养费用日益增加，2010估算保养一次高达6亿美金，于是美国决定将其退役。
退役之后，企业号8台反应堆变成了棘手的东西。由于美国历史上从未拆除过如此之大的核动力军舰，没有任何拆船厂船坞装得下带着反应堆的企业号。而且，就算找民营拆船厂，也没法把严重污染的核动力组件安全卸载并转移到华盛顿州的汉服德核武器工厂的填埋场。因此，迄今为止企业号光秃秃的船体仍停留在她的诞生地——纽波特造船厂，至2034年前都不会进入最终拆解阶段，为了不让报废船壳带着核反应堆沉入海底，美国不得不每年继续投入数千万美元继续保护船体。
从频繁的大修记录也看的出企业号坎坷的一生。根据维基百科：
April 1962 to June 1962 – Post Shakedown Availability
November 1964 to July 1965 – Refueling and Complex Overhaul – mast raised, second yardarm added.
June 1966 to September 1966 – Overhaul – waist catapult bridle catcher removed; 2 Mk-25 BPDM added.
July 1967 to September 1967 – Limited Availability
July 1968 to September 1968 – Overhaul
January 1969 to March 1969 – Repairs – repairs to explosion and fire damage.
August 1969 to January 1971 – Refueling and Complex Overhaul
March 1972 to May 1972 – Selected Restricted Availability
July 1973 to February 1974 – Selected Restricted Availability
July 1975 to November 1975 – Selected Restricted Availability
May 1977 to July 1977 – Selected Restricted Availability
January 1979 to February 1982 – Complex Overhaul – mast replaced; ECM dome removed; SPS-32/33 arrays replaced with SPS-48/49; 3 CIWS added; forward port sponson added; forward starboard sponson with Mk-29 added; aft port BPDM replaced with Mk-29; aft starboard BPDM removed.
May 1983 to September 1983 – Selected Restricted Availability
November 1985 to January 1986 – Repairs – hull/keel/propeller repairs from collision with Cortes Bank, Channel Islands, California.
September 1986 to March 1987 – Selected Restricted Availability
October 1988 to April 1989 – Selected Restricted Availability
October 1990 to September 1994 – Refueling and Complex Overhaul – aft boarding dock added.
February 1997 to August 1997 – Selected Restricted Availability
June 1999 to December 1999 – Selected Restricted Availability
January 2002 to May 2003 – Selected Restricted Availability
September 2004 to October 2005 – Selected Restricted Availability – RAM replaces CIWS at forward port sponson; RAM added to aft starboard sponson.
May 2006 to November 2006 – Selected Restricted Availability
April 2008 to April 2010 – Selected Restricted Availability
以上合计，企业号一共在51年服役时间里，进行了236个月的大修，相当于20年时间（占总服役时长的40%）用来修理和改装。由此可见，企业号本身的服役就是一路坎坷的历程。与之同时服役的另一艘采用西屋公司同类反应堆的长滩号巡洋舰，也是一生问题不少，1995年退役后，搁置到2012年报废，但由于残留辐射，迄今部分核心舱室也未能拆除。
在这之后，美国航空母舰汲取了教训，改用两台550MW的A4W反应堆，输出功率28万马力（208兆瓦），替代了以前的8台反应堆布局。而最新的福特级航母，则采用2台750MW的A1B反应堆，并采用“一次装料设计”，服役期限内理论上无需更换核燃料。
苏联舰载反应堆：坎坷中走来
早在美国建设长滩号和企业号的时候，大洋彼岸的红色帝国也开始了雄心勃勃的核动力舰队的建设。但由于赫鲁晓夫对大型水面舰艇的偏见，苏联长期只发展核潜艇，而第一代水面核动力舰艇也只能以“破冰船”形态建造。因此1959年，苏联第一艘核动力破冰船——列宁号下水服役了，它也成为第一艘服役的核动力水面舰艇。
列宁号一开始采用了3台民用压水堆改装的OK-150反应堆，该反应堆只用5%低浓缩铀，填充85-95千克铀燃料，一共219支燃料棒，每个反应堆热功率90MW。由于采用低浓缩铀，该船必须经常更换核燃料。该船最大特色是采用了类似美国列克星敦号和如今福特号的“电传动”，3台反应堆驱动汽轮机，再通过发电机变为电力，再推动3个电动机带动3轴推进，这样有利于破冰时频繁调整功率。然而他服役仅仅6年就发生了严重事故：在2号反应堆更换核燃料时，工人竟然在未拔出燃料棒的情况下就排放了冷却水，衰变热导致了堆芯熔化，多达124支燃料棒损坏。于是苏联不得不拆掉2号反应堆，填充水泥后沉入海底（当时苏联流行海抛核废料）。1967年，又发生一次1回路泄露，这次破坏了大部分设备，因此列宁号不得不在1970换掉所有反应堆，更换2台OK-900反应堆，燃料改为90%浓度核燃料150千克，功率提升到171兆瓦。至此以后没有太多问题，用到1989退役，如今无害化后作为浮动博物馆供人参观。此后得益于列宁号经验，苏联和当代俄罗斯都一直建设核动力破冰船，以便维持北极航道畅通。
得益于破冰船的成果，苏联决定开发更大的军用反应堆，这就是基洛夫级和乌里扬诺夫斯克号的KN-3反应堆，该反应堆热功率300兆瓦，比列宁号更换的OK-900反应堆和阿库拉级的OKB-650大了60%，达到长滩级C1W反应堆水平，基洛夫级配备2台KN-3，可以以20海里速度全球巡航。不过，20节最大速度显然无法达到作战速度，所以基洛夫级还拥有传统蒸汽锅炉，当锅炉和反应堆都提升到最大功率时，军舰即可以32节速度前行。到了乌里扬诺夫斯克号时，它配备了4台KN3反应堆，就可以让这艘航母不依赖燃油锅炉达到30节最大速度。
虽然KN-3功率已经基本满足驱动核动力军舰，但是这种反应堆自身也存在一些问题。1990年，基洛夫号在地中海发生反应堆事故，由于苏联解体，该舰未能修理，只得在2016宣布退役拆解；1998年搁置的“伏龙芝”号（拉扎诺夫上将）在2018年也传出大修无望准备拆除。
法国：独苗戴高乐
虽然法国是民用核电的翘楚，世界核试验第三多，具备良好的海基核报复能力的大国，但受制于法国经济实力和军事定位，法国核动力航母计划几经波折，一直到冷战后才诞生了自己的核动力航母——戴高乐号。
法国在核潜艇反应堆有自己独特的一面，早在1966年，法国可畏号核潜艇采用的核反应堆就达到了16000马力，和中国091的反应堆，美国S5W反应堆，苏联VM-4反应堆在同一水平；到了1993年服役的凯旋级上，它配备了K15式150MW反应堆，动力输出可达30000KW（约40000马力）。不过，法国人到那时候还没有水面舰艇采用核动力的先例。因此，法国人决定，用K15反应堆直接驱动40000吨的戴高乐号核动力航母。
但是，150MW热功率反应堆在潜艇尚且是中游水平，到了航母则完全就是不敷使用的典型，实际性能仅仅和企业号A2W性能相当。这样一来，两台反应堆只能给戴高乐号提供80000马力功率，还不到前代克莱蒙梭的70%，最大航速也仅有25节（官方声称可达27节），是二战后新建航母速度最慢的，也是二战以来最慢的舰队航母之一，仅仅和日本海军“大鹰”级航母相当。同时，由于美国只出口给他早期型的C-13弹射器，使得它无法起飞超过25吨的大型飞机（E-2C和阵风都是25吨左右），连美国新型F/A-18E和F-35C都不能在上面弹射起飞，这限制了它未来的发展。
更糟糕的是，由于法国人大型项目管理不善（冷战后整个欧洲大型投资项目都有类似问题），戴高乐号工期一拖再拖，2001年才达到服役状态，而其中最严重莫过于2000年11月9日前往美国的大西洋试航中，左侧螺旋桨突然破裂，被迫返回土伦检修。检修结果是螺旋桨生产商——大西洋工业集团提供的铜铝合金螺旋桨在运转中的气泡“空蚀”问题比预计严重很多，极易导致螺旋桨破裂。而更严重的是，2000年大西洋工业公司早已破产，螺旋桨的设计资料和生产资料也在大西洋工业破产倒闭时被员工一把火烧了，于是重新制造螺旋桨变的不可能。于是，2001年“服役”的戴高乐被迫用着克莱蒙梭和福熙号拆下的螺旋桨，在本来动力就不够的情况下还用旧的螺旋桨的恶果就是速度仅仅能达到25.2节，满载甚至跑不到这个速度。到了2007年，法国人总算搞出来能用的螺旋桨，换掉了超期服役（或者是“退休返聘”）的旧螺旋桨，但飞机机队仍然混着用阵风和超级军旗飞机，一直到2018年才退役所有的超级军旗。
法国核动力航母一波三折的服役可见，在并非需要持续海外部署的情况下，研发核动力航母性价比和风险系数均远大于常规航母，英国伊丽莎白女王级航母选择常规动力也是同样原因。
综上所述，我们就能总结出舰载反应堆的难点：
1、体积小，能量密度大。
由于大型军舰需要的动力远大于核潜艇，因此核动力战舰的反应堆功率都是同时代核潜艇的1.5-2.5倍功率，但考虑到军舰需要的抗沉设计，航母核动力舱不宜太大，以便进水时能够控制海水蔓延，因此水面舰艇往往需要高浓缩铀，提升功率密度，但同时也加大了难度；
2、水面航行时的液面和其他设备稳定性。
由于海面波涛汹涌，舰载反应堆的工作状况比起水下航行的核潜艇更加恶劣。在剧烈颠簸的海面上，压水堆二回路热交换器的液面也会同步发生颠簸，同时一回路受到不断变化的倾斜角和重力影响，难以维持稳定的运转，需要一回路泵特别的进行设计。
同时，由于堆芯也会不断颠簸和倾斜，这就要求停堆系统设计时必须考虑倾斜时插入控制棒紧急停堆的安全性，单独靠重力下落控制棒的设计无法用于舰载反应堆。
3、退役困难。
我们知道，核动力设备运转几十年后不可避免有很多残余核辐射，而处置核废料，废弃核动力设备难度又很大，大型核动力军舰更是如此。时至今日，美国企业号拆除反应堆工程尚未开始，而长滩号的部分受污染分段也没拆解干净，基洛夫号和伏龙芝号宣布退役两年来也没开始实质性拆解工作。由此可见，大型核动力军舰拆解往往不亚于建设的难度。
