核动力航母核心是反应堆，但反应堆上在航母上应用也经过很多波折，花旗国的第一艘核动力航母由于技术不成熟一口气上8个反应堆，法国戴高乐航母装了2台潜艇反应堆，都出现了各种各样的问题，如果东大国造核动力航母最简单办法就是一口气装了8个潜艇堆就好，但现实不能这么操作，企业号就很好的经验教训，所以要开发专用的水面舰船用反应堆，最具有代表性的就是福特用的A1B反应堆；
核动力在航母上的探索--第一艘核动力航母“企业”号：
花旗国“企业”号航母是全球第一艘核动力航空母舰，于1961年服役，满载排水量约为9.3万吨至9.5万吨。该航母配备了8座A2W压水反应堆，每座反应堆的热功率为150兆瓦，总输出功率达到210兆瓦，相当于28.6万马力，使其最高航速超过33节。
但8个反应堆也带来了严重的问题，这种设计严重占用了舰艇的空间，使得“企业”号成为当时世界上最长的航空母舰，长度达到342米。而且维护这些反应堆的成本和复杂性非常高，每台反应堆都需要独立的控制和冷却系统，使得维护费用是后续尼米兹级航母的四倍多.
企业号航母的核动力系统包括8座核反应堆初始安装费用高达6400万美元，是常规动力装置成本的两倍。此外，运行3年后，第一次更换堆芯的当年费用为2000万美元。
企业号航母使用的核反应堆是压水反应堆，这种反应堆利用轻水作为冷却剂和中子慢化剂，具有较好的“固有安全性”。压水反应堆不能使用天然铀作燃料，而必须使用富集铀，花旗国航母反应堆燃料的铀-235浓缩度达到93%～97.3%。
企业号航母使用的压水反应堆（PWR），其工作原理基于通过循环轻水冷却剂来产生巨大的电力。具体来说，压水反应堆的工作过程如下：
初级回路：反应堆的核心由200-300根燃料棒组成，通常安装有100吨燃料。这些燃料棒在高温高压下运行，核心温度可达325°C，压力为155巴。冷却剂（水）从反应堆核心底部进入，温度约为548K（275°C），随着向上流动，其温度升至约588K（315°C）。由于高压保持冷却剂在高温下保持液态，因此需要高强度管道和重型压力容器
蒸汽发生器：冷却剂在蒸汽发生器中将热量传递给次级系统中的水，使其转变为蒸汽。这个过程通过U形管束和带有水分离设备的次级侧组成。蒸汽发生器将热量从初级回路传递到次级回路，从而产生蒸汽。
二级回路：产生的蒸汽进入涡轮机，将蒸汽动力转化为机械能。涡轮机的动力可以用于驱动螺旋桨轴以推进航母，或者通过发电机转化为电能。二级回路向涡轮机提供较低质量的蒸汽，并且热交换发生在反应室内的高效热交换器中。
冷凝和循环：蒸汽在冷海水帮助下冷凝回水，整个过程中需要大量的海水来进行蒸汽冷凝。冷却水在此过程中会升温约10°。
然而，由于当时核动力技术尚不成熟且成本高昂，企业号成为了一个孤立的舰级，后续订单被取消，花旗国海军转而建造传统动力的小鹰级航母以替代空缺。直到后来开发的尼米兹级航母上，核动力系统的成本才得以降低，从而使得核动力航母得以实用化并大规模建造。
走向成熟的尼米兹A4W反应堆
尼米兹号航空母舰采用的是核动力推进系统，具体使用的是两座A4W型核反应堆。每台A4W反应堆的轴功率为13万马力，两台反应堆的总功率为26万马力。这种设计确保了尼米兹级航母具有强大的动力性能和优越的机动能力
尼米兹号航母使用的A4W型核反应堆具有以下特点：
小型化设计：A4W核反应堆是一种压水式反应堆，尽管A4W核反应堆的尺寸相对较小，直径仅为4.6米，高度为6.1米，能够在有限的舰载空间内有效运行。
长寿命和低维护：A4W反应堆的核心设计寿命约为20至25年，仅需更换一次核燃料即可持续运行多年，这大大降低了航母的维护成本和对海外基地支援的依赖
尼米兹号航母的A4W型核反应堆及其舰体防护能力：
尼米兹级航母的飞行甲板由50毫米厚的钢板和复合装甲材料组成，。此外，航母的水线上舷侧外板厚度为38毫米，水线下舷侧外板厚度为24毫米，通道甲板厚度为14毫米，而机库甲板厚度约为38毫米。
航母的防护设计还包括整体水密结构，由内外两层壳体组成，确保在受到攻击时，船体能够保持完整性，防止海水进。此外，航母的机库被分成三个防火舱，并用厚钢门隔开，以阻止火势蔓。
尼米兹号航母A4W型核反应堆的一共有5层防护系统，其中钢筋混凝土屏蔽层厚度约为1500mm，能够有效抵御核辐射，
重量和复杂性：每个A4W反应堆的重量为2650吨，两个反应堆的总重量超过5300吨。每个反应堆需要60余人进行观测和检修，配备了多达30种不同尺寸的各类管道、1200多个相关阀门和20多个主泵
蒸汽涡轮发动机：A4W反应堆通过核裂变产生的热量加热水，产生蒸汽。这些蒸汽被引导至四台蒸汽涡轮发动机（由通用电气制造），这些涡轮发动机共享两台反应堆的蒸汽。蒸汽涡轮发动机驱动四根螺旋桨轴，推动航母前进。
福特级航母采用的A1B型反应堆
福特级航母采用的A1B型压水式核反应堆能够提供更多的电力和蒸汽，达到700兆瓦，是尼米兹级航母的三倍。相比之下，尼米兹级航母使用的A4W型压水反应堆的推进功率为194兆瓦（26万马力），蒸汽轮机发电功率为300兆瓦以上。
全寿命周期内无需更换燃料棒：A1B反应堆在50年的全寿命周期内无需更换燃料棒，这意味着它在理论上具有无限的续航能力。而尼米兹级航母的A4W反应堆则需要定期更换燃料棒。
蒸汽动力系统：核反应堆通过核裂变产生热量，将水加热成蒸汽。这些蒸汽被引导到一个共同的蒸汽集管，然后分别输送到主发动机、发电机、飞机弹射系统和各种辅助设备，蒸汽进入蒸汽轮机，驱动四个螺旋桨轴。
核燃料更换周期延长：尼米兹级航母的A4W反应堆通常每十年需要更换一次核燃料，而每次大修（包括更换核燃料）需要一年半的时间，这严重影响了航母的在航率。相比之下，福特A1B反应堆的寿命为50年，中间仅需一年半载，大大减少了因更换核燃料而造成的停机时间，提高了航母的持续作战能力。
体积和重量优化：与尼米兹级航母使用的A4W反应堆相比，A1B反应堆在体积和重量上有所减少，直径缩减至4米，长度缩短至5.5米
功率和供电能力：A1B型核反应堆的功率比尼米兹级的A-4反应堆增加了25%以上，供电能力提高了3倍，达到20万千瓦。此外，A1B型反应堆能够提供约26万马力的推进功率。
集成简化：A1B型反应堆的自动控制水平提高，整个系统更加集成简化。系统采用的阀门、管道和泵等设备比尼米兹级减少了约50%，相应运行成本和维护难度也有所降低
维护人员减少：与"尼米兹"级航母相比，A1B型反应堆所需的舰上维护人员减少了一半。这不仅降低了人员配置的需求，也间接减少了支持这些人员所需的额外空间和重量，因为维护设施和相关设备通常需要一定的物理空间来存放和操作。
一体化布置将反应堆
紧凑的结构设计：一体化布置将反应堆、蒸汽发生器和主泵组合在一个装置内，减少了设备之间的连接管道，从而使得整个系统更加紧凑和轻便。这种设计不仅节省了空间，还降低了系统的重量。
一体化反应堆通常采用模块化设计，将反应堆压力容器、蒸汽发生器和主泵等关键部件集中布置在压力容器内。模块化设计提高了系统的可维护性和安全性，因为所有放射性设备都集中在同一个封闭空间内，减少了辐射泄漏的风险。
反应堆核心组件屏蔽泵技术
在屏蔽泵类型的选择上，通常采用屏蔽电机主泵。这种泵将电机和转动部件封装在一个由泵壳、定子盖、主法兰、定子外壳、下部法兰和定子端盖组成的结构中，电机定子和转子被封在抗腐蚀的屏蔽套中，以防止与反应堆冷却剂接触。例如，AP1000主泵选用的是单级、离心式、高惯量、飞轮、带屏蔽电机的离心泵。
反应堆内部反应力的变化：船体运动会导致反应堆内部反应力的变化。
在四级海况以上情况下，船体会经历倾斜、横摇、纵摇、起伏、横荡和纵荡等六种自由度的运动。这些运动会导致船体重心处产生复杂的加速度和惯性力，进而影响核反应堆内部的压力分布。例如，燃料组件的结构载荷在船体运动状态下比静止状态下增大了15~19倍，而乏燃料水池的隔板结构载荷增大了4.0~6.4倍，边板结构载荷增大了2.7~4.5倍
结束语：
开发专用大功率的舰用反应堆需要经过大量积累和测试，但东大国已经积累了大量的民用核电站和潜艇堆的经验，完全可以开发出合格的舰船用反应堆！
