國(guó)內(nèi)現(xiàn)在有很強(qiáng)的呼聲，要實(shí)現(xiàn)航母的核動(dòng)力化
在針對(duì)潛艇、航母這類船舶的動(dòng)力反應(yīng)堆來(lái)說(shuō)，目前真正比較有可能對(duì)壓水堆形成威脅的方向、在歷史上也曾挑戰(zhàn)過(guò)壓水堆的類型，只有液態(tài)金屬堆。
美國(guó)早期裝在核潛艇上的金屬堆，在同時(shí)代壓水堆只有17%熱效率時(shí)，它就能達(dá)到22%——這意味著30%的性能提升。在相同的時(shí)代，金屬堆能提供壓水堆超出一代以上的性能水平。
美國(guó)SSN 575海狼號(hào)潛艇，曾搭載液態(tài)金屬堆
金屬堆在基本的結(jié)構(gòu)原理上其實(shí)和壓水堆是一致的。
壓水堆中，核燃料加熱一回路的水加熱到280-350度左右；而在一、二回路的熱交換器中，二回路的水被一回路傳遞來(lái)的巨大熱量，加熱成溫度和壓力都低于一回路的蒸汽，再去推動(dòng)蒸汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)和螺旋槳（經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)）。
壓水堆最大的問(wèn)題，就是實(shí)現(xiàn)一回路的高溫，需要保持在每平方厘米112-163公斤的高壓狀態(tài)下，而且水溫也沒(méi)法再高了——374度后水無(wú)法保持液態(tài)。而金屬堆的最大優(yōu)勢(shì)，就是只需要低得多的壓力，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超一回路的溫度。
略去增殖反應(yīng)之類的考慮，金屬堆大致上相當(dāng)于壓水堆把一回路的冷卻劑，從水改成了低熔點(diǎn)的金屬。
壓水堆結(jié)構(gòu)
這些金屬雖然熔點(diǎn)低，但是沸點(diǎn)卻很高——達(dá)到800-900度，遠(yuǎn)非水的100度可比。因此只需要每平方厘米50-70公斤的壓力，就能實(shí)現(xiàn)一回路出口550度的高溫；理論上最高，可以達(dá)到800度以上。
由于溫度和密度上的優(yōu)勢(shì)，每一立方米液態(tài)金屬能攜帶的熱量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一立方米經(jīng)過(guò)加壓的水。因此相同條件下；液態(tài)金屬堆在二回路中，生成的蒸汽壓力和溫度能大大的優(yōu)于壓水堆。由于蘊(yùn)含了高的多的能量，因此金屬堆推動(dòng)汽輪機(jī)的力量也特別大。
水銀是最常見(jiàn)液態(tài)金屬，但沸點(diǎn)太低，只有三百多度
在這種一回路高溫/低壓設(shè)計(jì)思想下提出的技術(shù)路徑，除了液態(tài)金屬堆以外，還有熔鹽反應(yīng)堆——冷卻劑甚至核燃料本身都是熔融狀態(tài)的鹽類物質(zhì)，不過(guò)這類反應(yīng)堆的技術(shù)現(xiàn)在遠(yuǎn)比液態(tài)金屬堆更不成熟。
美蘇早期的金屬堆全部宣告失敗——故障頻發(fā)，事故不斷，而且價(jià)格太過(guò)于昂貴。這其中涉及到大量的問(wèn)題，最關(guān)鍵的還在于液態(tài)金屬的兩個(gè)麻煩特性：
液態(tài)金屬低溫下會(huì)凝固，這對(duì)反應(yīng)堆的停堆管理造成了巨大的麻煩和成本。對(duì)管道和閥門有很強(qiáng)的腐蝕（金屬之間相互溶解，以及產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成化合物）作用，導(dǎo)致各種故障和事故不斷。
雖然問(wèn)題重重，但是液態(tài)金屬堆這個(gè)技術(shù)方向并沒(méi)有死亡——它的性能優(yōu)勢(shì)太明顯了，而且高功率密度、單堆可以實(shí)現(xiàn)大功率的特性；使得它極其適合用在潛艇、軍艦上做為動(dòng)力。因此在先進(jìn)反應(yīng)堆型的探索中，液態(tài)金屬堆仍然是最被重視的主要突破口之一。
俄羅斯BN600液態(tài)金屬反應(yīng)堆模型，用的是鈉
比如就目前來(lái)說(shuō)，使用鉛鉍合金為冷卻劑，就是四代反應(yīng)堆最重要的方向之一。液態(tài)金屬的腐蝕作用，可以通過(guò)材料和工藝問(wèn)題解決——比如在金屬管道內(nèi)部加設(shè)隔離層。
而如何處理液態(tài)金屬的凝固問(wèn)題，目前也提出了多種方案：比如其中一種是二級(jí)熔融啟動(dòng)，通過(guò)增設(shè)啟動(dòng)級(jí)，先進(jìn)行部分鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)放熱，對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行加溫，直到使其全部熔融。
而毫無(wú)疑問(wèn)，新一代的金屬堆目前還存在大量的技術(shù)問(wèn)題，要上潛艇或者航母依然遙遙無(wú)期，核心技術(shù)和工程難關(guān)的突破時(shí)間依然不可預(yù)知。這也是筆者此前在文章中提到，可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)內(nèi)，壓水堆仍然是軍艦唯一可選的核動(dòng)力形式的原因。
可預(yù)見(jiàn)未來(lái)還得靠壓水堆，更往后得靠金屬堆
但是從人類現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出來(lái)的反應(yīng)堆基本結(jié)構(gòu)類型來(lái)看，未來(lái)能大幅度突破壓水堆性能極限、實(shí)現(xiàn)小體積、大功率的動(dòng)力堆構(gòu)型；只有金屬堆是最有可能、最適宜的。
在船舶動(dòng)力堆的發(fā)展上，美蘇在在技術(shù)條件不成熟的情況下提前應(yīng)用液態(tài)金屬堆，走了很大的彎路。中國(guó)核潛艇和核航母（如果要搞）在遠(yuǎn)期的未來(lái)，動(dòng)力上能否成功彎道超車，恐怕關(guān)鍵還得落在是否能先于美、法、俄三國(guó)，完成新一代先進(jìn)液態(tài)金屬堆的實(shí)用化。（作者署名：候知�。�
