第412章 水下核幽灵 (第1/2页)
北太平洋广阔的海平面上，洋流的运动受到赤道信风和地球自转偏向力的共同支配，形成了一套复杂的表层海水循环系统。九月份的西太平洋，台风活动频繁，低气压中心卷起高达数米的涌浪，将海水撕扯得支离破碎。
在这片汹涌的波涛之下十五米深处，一层无形的温跃层将表层的狂暴与深海的宁静隔绝开来。
大西北海军幽燕级远洋常规动力潜艇长白山号，正以三节的低速在这层物理边界下方潜航。
潜艇内部的环境，是一场对碳基生物生理极限的持续压榨。
艇内温度高达三十八摄氏度，相对湿度接近百分之百。由于已经连续在水下潜航了三十六个小时，舱内的氧气浓度跌破了百分之十八的安全线，而二氧化碳浓度则逼近了引发人体呼吸性酸中毒的阈值。
水兵们赤裸着上身，皮肤表面覆盖着一层无法蒸发的粘稠汗液。所有的非必要活动都被停止，以最大程度降低身体的代谢率和耗氧量。
最致命的危机来自于动力舱。
轮机长拿着比重计，在刺鼻的酸性气体中，逐一测量着巨大的铅酸蓄电池组电解液密度。
“电池组剩余电量不足百分之十五。电解液比重下降至一点一五。”轮机长将数据报给舰桥。
在物理化学的反应方程式中，铅酸电池放电的过程，是正极的二氧化铅和负极的海绵状纯铅，与硫酸电解液发生反应，生成硫酸铅和水。当硫酸被大量消耗，电解液密度下降，电池能够输出的电压便会随之衰减。
如果不立刻进行充电，潜艇将彻底失去在水下的驱动力，变成一具沉入深渊的钢铁棺材。
“准备上浮至通气管深度。”艇长下达了无奈的指令。
潜艇的压缩空气吹除主压载水舱内的部分海水，艇身缓慢上浮。当深度计的指针停留在八米时，一根粗大的钢制通气管在液压杆的推动下，穿透了海面。
“启动柴油机。离合器接入发电机模式。”
空气顺着通气管被强行吸入舱内。两台两千马力的船用柴油机爆发出震耳欲聋的轰鸣声。新鲜的空气不仅用于维持柴油机的气缸燃烧，也迅速置换了舱内的浑浊气体。
发电机开始输出强大的直流电，反向充入铅酸电池组。硫酸铅在电流的作用下，被强制还原为二氧化铅和纯铅。
但这并不是一个绝对安全的过程。
在充电末期，电池内部会发生水的电解反应，释放出氢气和氧气。氢气是一种极度易燃易爆的化学气体，一旦在密闭的潜艇内部积聚浓度超过百分之四，任何一个电火花都会引发将潜艇从内部撕裂的灾难性爆炸。
因此，潜艇的排风机必须全速运转，将这些氢气连同柴油机的废气一起排出海面。
就在柴油机轰鸣了不到三十分钟时。
雷达告警接收机的扬声器里，突然爆发出了一阵刺耳的高频蜂鸣声。
“截获厘米波雷达脉冲信号！频段特征匹配：美军PBY巡逻机机载对海搜索雷达！信号强度正在呈指数级上升！”电子战军官的声音瞬间打破了舱内的沉闷。
艇长的大脑在零点几秒内完成了威胁评估。
这就是常规动力潜艇的死穴。
在战争初期，潜艇可以在夜间浮出水面，利用柴油机高速航行并充电。但随着美国海军将微波雷达小型化并安装在巡逻机和驱逐舰上，海面不再是潜艇的安全区。
雷达发射出的厘米波电磁脉冲，能够穿透夜幕和云层。即使潜艇只伸出一根直径几十厘米的通气管，其金属表面反射的电磁回波，也足以在美军雷达屏幕上形成一个清晰的光斑。
“紧急下潜！关闭柴油机！切断通气管阀门！主压载水舱全部注水！”
艇长的指令伴随着凄厉的潜水警报声。
水兵们疯狂地转动阀门手轮。柴油机在缺氧状态下发出几声剧烈的喘息后停机。潜艇以三十度的艏倾角，向着深海疯狂扎去。
就在他们下潜到六十米深度时。
“轰！轰！”
两声沉闷的水下爆震在潜艇上方几十米处炸开。那是美军巡逻机投下的航空深水炸弹。
虽然爆炸没有直接命中，但不可压缩的海水将爆轰产生的超压冲击波全盘传递到了潜艇的耐压壳上。
“长官，五号舱管路出现渗漏！深度计显示我们正在掉深！”
对于常规潜艇而言，海洋表面被雷达封锁，水下航行被电池容量限制。它们不再是隐蔽的猎手，而变成了被迫在水面换气的猎物。
这份来自太平洋深处的航海日志，通过长波电台传回了西京。
海军总指挥林海将这份报告推到了李枭的面前。
“委员长。我们在过去的一个月里，在第一岛链外围损失了三艘潜艇。全部是在夜间通气管充电状态下，被美军的雷达巡逻机发现并召唤驱逐舰击沉的。”
“美国人的工业产能正在暴兵。他们在太平洋上部署了密集的反潜巡逻网。雷达波的物理特性决定了，只要我们的潜艇需要氧气来燃烧柴油，需要伸出通气管，就绝对无法逃脱电磁波的扫描。”
“铅酸电池的能量密度存在上限。常规潜艇在水下的全速冲刺时间只有几个小时。一旦被驱逐舰咬住，耗尽电量后只能任人宰割。”
李枭看着报告上的战损坐标，手指在桌面上敲击了两下。
“需要氧气燃烧，需要频繁上浮。”李枭冷冷地总结了常规动能的缺陷。
“那就彻底抛弃碳氢化合物的化学燃烧。把不需要氧气的物理法则装进潜艇的肚子里。”
李枭站起身，走向挂在墙上的重工业体系分布图。
“祁连山的第零号研究所，已经证明了核裂变可以释放出千万度的高温和两万吨当量的冲击波。”
“现在的任务，是把这种瞬间的爆轰，转化为一种可控的、持续释放的热力学输出。”
李枭的目光转向林海。
“启动深渊工程。海军装备部与核物理研究院全面对接。”
“大西北需要一艘不需要浮出水面呼吸、不需要携带几百吨燃油、可以在大洋深处全速潜航几个月的战略幽灵。”
“去造一个船用核反应堆。”
将核裂变从一种毁灭性的炸弹转化为可控的动力源，在物理工程上是一次维度级别的跨越。
核弹是追求在微秒内让尽可能多的中子引发链式反应，产生无限制的能量暴胀。
而核反应堆，则是要精确地控制中子的数量和速度，让链式反应维持在一个恒定的临界状态，持续不断地产生稳定的热能。
祁连山深处，“第零号研究所”第二分部。
这里专门负责核动力反应堆的理论与工程设计。
在宽大的制图室内，首席核动力工程师赵学森正站在黑板前，向海军的轮机专家们讲解反应堆的底层流体力学结构。
“要在狭窄的潜艇耐压壳内部塞进一个反应堆，我们首先要放弃石墨水冷堆的设计。石墨作为中子减速剂体积过于庞大。”
赵学森在黑板上画出了一个复杂的双循环系统结构图。
“我们采用压水型反应堆。利用普通的水，同时作为中子减速剂和冷却剂。”
“核燃料棒在反应堆堆芯内发生裂变，释放出庞大的热能。这些热能被流经燃料棒周围的纯净水吸收。这就是一回路。”
海军轮机专家看着图纸，提出了质疑。
“赵工，核燃料棒表面的温度高达几百度。在常压下，水在一百度就会沸腾汽化。如果一回路内部产生大量蒸汽气泡，气泡会阻挡中子，导致反应堆功率发生不可控的剧烈波动，甚至引发堆芯熔毁。”
“这就是压水堆名称的由来。”赵学森拿起粉笔，在图纸的一回路管道上重重地写下了一个数字。
“一百五十个大气压。”
“在稳压器的强力加压下，一回路内部的水压被维持在一百五十兆帕。在这个恐怖的压力下，即使水温被加热到三百摄氏度以上，水分子也无法克服外部压力发生相变，它们依然保持着绝对的液态。”
“这些三百多度的高压液态水，携带着庞大的热能，流入蒸汽发生器。”
赵学森指着图纸上的第二部分。
“在蒸汽发生器内部，一回路的高温高压水在数千根U型管内流动。U型管外部，是属于二回路的普通冷水。热量通过管壁进行物理传导。”
“二回路的水压较低。在吸收了管壁传来的热量后，沸腾汽化，产生高温高压的纯净水蒸气。这些水蒸气再去推动汽轮机旋转，最终驱动潜艇的螺旋桨和发电机。”
“最关键的是物理隔离。一回路的水直接接触核燃料棒，带有强烈的放射性。而二回路的水通过管壁传热，完全不带有放射性。双循环系统保证了潜艇轮机舱内水兵的绝对安全。”
理论模型在逻辑上无懈可击。但在将其转化为钢铁实体的过程中，大西北的工业体系遭遇了一系列材料学和机械制造瓶颈。
第一个瓶颈，卡在了核燃料棒的外衣上。
铀-235燃料被加工成微小的圆柱形陶瓷芯块，需要装入一根金属细管中密封。这根金属管被称为燃料包壳。
包壳的要求苛刻到了极点。
首先，它必须在三百多度的高温、一百五十个大气压的强腐蚀性水流冲刷下，保持几万小时不破裂。其次，它必须能够承受内部核裂变产生的放射性气体膨胀压力。
最致命的要求是核物理层面的：这种金属必须具有极低的热中子吸收截面。如果包壳材料吸收了过多的中子，链式反应就会因为中子匮乏而停止。
普通的碳钢在高温高压水下会迅速生锈腐蚀。
大西北冶金部尝试了高强度的奥氏体不锈钢。
【冶金测试日志：不锈钢包壳材料】
“将不锈钢样管置入模拟堆芯高温高压水环境中，持续运行五百小时。表面抗腐蚀性良好。结构强度维持在设计阈值。”
“进入中子通量测试环节。”
“结果：失败。不锈钢中含有的铁、镍、铬元素，其热中子吸收截面过大。大量维持链式反应的慢中子被管壁吸收。导致反应堆必须使用丰度极高的高浓缩铀才能维持临界，经济性破产。”
工程师们又尝试了金属铝。铝的中子吸收率极低。
【冶金测试日志：铝合金包壳材料】
“铝合金热中子吸收截面测试合格。”
“进入高温高压水物理冲击测试。”
“结果：失败。在三百摄氏度的高温水流中，铝的晶格结构发生严重软化。水分子与铝发生剧烈的化学反应，生成氧化铝和氢气。包壳在几个小时内被腐蚀穿透，模拟核燃料发生大规模泄漏。”
不锈钢吃中子，铝怕高温水。
材料科学库似乎走到了尽头。
就在工程陷入停滞时，西京物理研究院的稀有金属分离实验室，将目光投向了元素周期表上一个冷门的过渡金属——锆。
锆的熔点高达一千八百五十度，在高温水中表面会形成一层致密的氧化锆钝化膜，抗腐蚀性能无与伦比。更关键的是，纯净的锆，其热中子吸收截面极小，几乎对中子完全透明。
它是大自然为核反应堆量身定制的完美材料。
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