巴西國產核能攻擊潛艦 計畫(SN-BR)

在2013年4月的巴西國際防務展中,巴西聖保羅海軍技術中心展出的巴西國產核能潛艦剖面結構 模型。

(上與下)在2015年4月的巴西國際防務展(LAAD 2015)中,巴西聖保羅海軍技術中心展出的

巴西國產核能潛艦剖面結構 模型。潛艦採用十字型尾舵。

──by captain Picard

艦名/使用國 巴西國產核能攻擊潛艦/巴西

(SN-BR)

承造國/承造廠 巴西/Naval Complex of Itaguaí, Rio de Janeiro
尺寸(公尺) 早期資料:長76  寬7.3 浮航吃水6.9

後期資料:長100  寬9.8
排水量(ton)

早期資料:

浮航約2800~3500噸

潛航約4000

後期增至6000噸級

動力系統/軸馬力

核子反應爐*1/64000

單軸

航速(節) 浮航14

潛航超過25

續航力(海浬)

無限制

最大潛航深度(m) 約350
偵測/反制系統 Thales S-CUBE整合式聲納系統

光電偵蒐桅杆

射控/作戰系統 SUBTICS系列戰鬥系統
乘員 早期資料:54

後期資料:100
艦載武裝

533mm魚雷發射器*8(武器總數16~22件,包括L-5反潛魚雷、MAR-1反艦飛彈等)

姊妹艦

目前預計建造四艘

艦名 安放龍骨 下水時間 服役時間
SN10 Alvaro Alberto      
       
       
       

 


 

背景:1970年代以來的努力

巴西海軍發展核能推進潛艦的項目可追溯到1970年代,尤其是1976至1978年。當時,巴西當局決定採取三階段計畫來發展潛艦核子推進技術,為建造核能潛艦作準備:首先,第一階段是對核子燃料週期(nuclear fuel cycle,包括產製/使用/回收等各階段)進行研究,項目名稱是Zarcão以及Ciclone;第二階段是發展潛艦用核子反應器,稱為Remo;第三階段是研究設計、建造核能潛艦整套核子推進系統以及艦體結構,項目名稱為Costado。

在1979年,巴西正式推動第一階段研究合燃料的項目,為此巴西海軍於同年加入位於聖保羅的巴西國家核能研究機構 (Institute of Energy and Nuclear Research of São Paulo) 。在1982年,巴西海軍核子推進項目正式引進超速離心機(ultra-centrifugation)技術,用於精鍊以及研究鈾(uranium)、六氟化硫(hexafluoride)等,設置在波蘇斯-迪卡爾達斯 (Poços de Caldas, Minas Gerais),這套巴西純國產離心機在同年成功達到鈾燃料濃縮工作。同期間,巴西海軍也推動第一個核能潛艦發展項目,稱為SNAC-Ⅱ。巴西海軍積極發展核子動力潛艦的主要原因,是位了保護面積廣達450萬平方公里的廣大領海、專屬經濟海域等,這片海域富含漁業資源、礦產。巴西官方強調,核能潛艦項目是用於維持和平,而不是在戰爭中首先使用。

為了支持鈾燃料以及反應器研製等工作,巴西在聖保羅(São Paulo)的伊佩羅(Iperó, São Paulo.)建立阿拉瑪實驗中心(Aramar Experimental Center,CEA),擁有多個發展核能技術的測試設施、實驗室以及工廠等,具備小規模提煉濃縮鈾的能力,能為巴西境內的幾個實驗性核子反應器提供燃料。

在約20年的努力下,巴西慢慢建立了核燃料產製處理能力;不過由於許多技術問題、延遲、經費以及美國施壓等,巴西研製潛艦核子推進系統的項目曾長期遭到擱置。在1979年巴西海軍啟動核能潛艦項目時,巴西海軍對於潛艦的設計建造技術一無所知。在1980年代,巴西引進德製Type 209潛艦,稱為杜比級(Tupi class),在德國技術轉移之下於巴西Arsenal de Marinha海軍造船廠組裝,而巴西也透過此案首度獲得建造潛艦的基礎能力。

重啟核潛艦計畫:與法國合作

在2007年6月,巴西總統盧拉·達·席爾瓦(Lula da Silva)宣示,推動國產核能潛艦計畫;在2008年9月,巴西海軍宣布重新展開核能潛艦計劃。在2008年12月23日,法國與巴西總統正式簽署一筆總值86億歐元(約120億美元)的軍售協議,包括出售四艘鲉魚型(Scorpene)柴電攻擊潛艦並轉移技術在巴西海軍造船廠組裝(由西班牙納凡提亞進行技術協助),並協助巴西建造核能攻擊潛艦(相關技術轉移等項目價值約67億元巴幣,合43億美元),此外還以技術轉移/授權組裝方式出售巴西50架EC-725美洲豹(Cougar)運輸直昇機。其中,五艘潛艦總值約67.9億歐元(約96.8億美金),直昇機總值約19億歐元。這不僅是 鲉魚型第四筆外銷訂單,更是全球首樁在商業性軍事採購案中輸出核能潛艦技術的案例;而鲉魚之所以能在巴西案中擊敗德國214型,法國願意提供核能潛艦技術是關鍵性的原因之一。

在2008年2月22日,巴西與阿根廷總統簽署一份關於核能技術的合作協定,巴西與阿根廷兩國合作成立一家共同的鈾濃縮公司,為兩國建造核子反應器(IPEN/MB-1)並進行相關的核燃料製造、填充業務。阿根廷是南美第一個具備核能製造能力的國家,現有兩座核能設施工廠;而巴西是世界第六大產鈾國家,雙方自然是一拍即合,此舉對巴西建造國產核能潛艦自然幫助良多。為了支援國產核能潛艦計畫,巴西在聖保羅的伊佩羅建立一個阿拉馬核能工業技術訓練中心(CINA),並規劃建立4個專門生產六氟化鈾的工廠;而此計畫所需的各項關鍵設備則由巴西重型核設備公司(NUCLEP)提供。

在2009年9月,巴西與DCNS和法國Odebrecht建築公司簽署合約,依照先前法國與巴西簽署的潛艦技術轉移協定,包括由法國DCNS、Odebrecht建設公司和巴西海軍合作,里約熱內盧( Rio de Janeiro)的伊塔瓜伊(Itaguaí,靠近Sepetiba灣)成立海軍造船設施(Naval Complex of Itaguaí,ICN),作為巴西建造柴電與核能潛艦的基地,此外還會為巴西海軍建造可以支持、操作核能潛艦的基地設施;而一併簽署的還包括核能攻擊潛艦項目中其他非關核能推進系統的技術,以及巴西購買的四艘?魚型柴電潛艦所需的柴油發電機組。在雙方合作關係中,法國向巴西轉移潛艦相關技術、培訓與認證專業技術人員,使巴西發展出自主建造潛艦的能力;從2010到2012年,巴西的核能潛艦工程團隊(包含25名海軍軍官、31名工程師、6名民間雇員)到法國DCNS接受相關訓練。參與巴西海軍核能潛艦項目的主要本國企業包括巴西重型核設備公司(NUCLEP)、Engenharia公司、巴西公司(Atech)和AMAZUL公司,國外企業包括法國Jeumont Electric公司、德國比爾芬格工程公司等。

 

早期巴西國產核能攻擊潛艦的想像圖,其設計堪稱是梭魚型的縮小版。

此時打算沿用法國梭魚型的X型尾舵,但後來改為十字舵。

在2011年7月,外電消息指出巴西正式展開建造四艘核能攻擊潛艦的計畫,由由法國DCNS、Odebrecht建設公司和巴西海軍合資的伊塔瓜伊海軍造船廠負責建造,其設計以法國 同時期開發中的梭魚型(Barracuda)核能攻擊潛艦為藍本。巴西政府表示,首艘核能攻擊潛艦含研發、建立產能與建造的總經費約27億美元,這包含支付法國DCNS的技術轉移費用;而3艘後續艦的平均成本約每艘7億美元。

SN-BR啟動

在2012年7月6日,巴西海軍官方正式宣布正式啟動國產核能攻擊潛艦的研發與建造工作,稱為巴西潛艦發展計畫(Submarine Development Program,PROSUB),計畫代號為SN-BR,首先花費三年進行設計與研發工作 (由法國DCNS協助),預計在2016年開始建造首艘核能攻擊潛艦,預定在2025年左右交付。 巴西國產核能潛艦也對巴西國內產業帶來莫大助益,除了實現許多潛艦關鍵技術能力之外,造艦工作也將提供9000個正式工作職位和27000個臨時工作機會。

為了建造核能潛艦,巴西投入97億美元擴充船廠與停泊等相關設施,包括建造新船塢、軍港、設施以及人員訓練等。在2013年下旬,巴西與挪威 TTS Group ASA 簽署價值約1.3 億克朗的合約,由 TTS Group ASA提供巴西船廠建造核能潛艦所需的升降裝備,載重量為8000噸級,於2015年完工。  

在2013年4月的巴西國際防務展中,巴西聖保羅海軍技術中心展出兩種核能潛艦方案,第一種是SN-BR核能攻擊潛艦,第二種則是基於SN-BR發展的小型核能彈道飛彈潛艦,艦體直徑約9.8m,長度約100m,配備六個彈道飛彈發射器,不過只有兩個魚雷管。

2020年10月21日,巴西核能電力實驗室(LABGENE)的原型核子推進反應器舉行啟用典禮,

照片中包括巴西總統Jair Bolsonaro、國防部長Fernando Azevedo以及海軍司令Ilques Barbosa上將。

 

在2014年,阿拉瑪實驗中心(CEA)計畫建造第一座測試用的陸地核子反應器,準備研製能用於船艦的核子推進系統,這是巴西海軍核子動力計畫(Navy Nuclear Program,PNM)的重要步驟;歷經一些延遲,CEA在2018年開始建造第一個用於核子潛艦的陸地反應器原型,稱為巴西多用途反應器(Brazilian Multipurpose Reactor,BMR)。這個項目是在聖保羅的伊佩羅的阿拉馬核能工業技術訓練中心(CINA)建立核能電力實驗室(Nucleo-electric Generation Laboratory,LABGENE),在其中建置功率48MW級的原型核子推進反應器(Nuclear Propulsion Prototype Reactor)以及整套核子推進系統,含蒸氣渦輪、電動馬達以及其他相關次系統等,基本上就是之後會裝在巴西核能潛艦上的核子推進系統。在2018年6月,LABGENE的蒸氣渦輪進行了單元測試。在2020年10月21日,LABGENE的原型核子推進反應器舉行了啟用儀式。

在2020年11月26日,巴西SN-BR核能潛艦項目正式通過初步設計審查,在伊塔瓜伊海軍造船設施(ICN)的金屬結構製造單位(Metallic Structures Manufacturing Unit)舉行儀式並簽字。在2021年11月25日,巴西政府與船廠簽署首艘SN-BR核能潛艦Álvaro Alberto號的建造合約;依照巴西官方公佈的消息,巴西海軍的核子技術發展機構(Directorate-General of Nuclear and Technological Development)、海軍核子安全規範與品管當局(Naval Authority for Nuclear Safety and Quality,ANSNQ)以及巴西海軍司令Sampaio Olsen共同見證之下,簽署了第一號實際建造合約(First Partial Construction License,LPC1)。LPC1是巴西核能潛艦項目執行階段(發展與建造)的規範,包括明確定義各個階段的進度以及認證標準,而核子安全是其中的重點。 巴西核子推進潛艦發展項目協調辦公室(The General Coordination Office for the Nuclear Propulsion Submarine Development Program,COGESN)經由海軍核子安全與品管控制委員會(Naval Agency for Nuclear Safety and Quality,AgNSNQ)提交了關於SN-BR的一系列文件規範,包括海軍核子推進系統安全性與認證的要求。AgNSNQ在技術諮詢委員會(Technical Advisory Committee)協助下,評估COGESN提出的文件與需求,證明符合ANSNQ的LPC1規範。SN-BR首艦預定在2034年服役,估計耗資24億美元。

基本設計

根據最早期的資料,此種巴西國產核能攻擊潛艦堪稱梭魚型的縮小版,排水量只有梭魚型約60%,浮航排水量約2800至3500噸級,潛航排水量約4000噸級 (法國梭魚型潛航排水量為5300噸級),屬於防禦性質的小型核能潛艦 ,艦體由七個分段構成;其全長76m,寬7.3m,浮航吃水6.9m,最大潛航深度約300m,浮航航速約14節,潛航航速約25節以上 ,編制54名人員。不過在2012年年底的資料,巴西核能潛艦的尺寸與噸位又有增加,排水量6000噸級,全長100m,寬9.8m,潛航深度350m,編制約100人。最初巴西國產核能潛艦打算使用與法國梭魚型 相同的X型尾舵,但後來改回傳統十字舵。艦上武裝包括 艦首8具533mm魚雷發射器,攜帶武器16至22件,可配備法製L-5反潛魚雷(射程9.5km,戰鬥部重150公斤,航行深度550m)以及巴西以法國MM-40飛魚反艦飛彈為基礎開發的MAR-1反艦飛彈(有效射程約80km,戰鬥部重150kg) ;此外,巴西也向法國購買了最新型的F21型533mm潛射魚雷。巴西核能潛艦的戰鬥系統是根據法國技術轉移的潛艦戰術整合作戰係統(SUBTICS)進行開發,並配備Thales集團的S-CUBE聲納系統;此外,Sagem Defence Security公司也為巴西核能潛艦提供慣性導航系統、包含非穿透性光電追蹤桅杆在內的桅杆系統等,這些設備都與梭魚型類似。

巴西核能潛艦配備由阿根廷與巴西聯合設計開發的壓水型核反應爐,功率48MW(64000馬力),據信與法國梭魚型一樣採用核能電力推進(反應器產生蒸氣帶動渦輪,轉動發電機,再驅動電動推進馬達),整套反應器以及配套系統先在LABGENE陸地設施進行全規模測試。與法國核潛艦的反應器相同,巴西核能潛艦的反應器採用鈾濃度較低的核燃料(約在9%至15%),雖然功率較低,但據有噪音低、安全性高、性能可靠的優點,並能實現自動控制來減少人力需求。依照巴西海軍表示,在法國技術轉移協助之下,巴西核能潛艦的建造過程將大量採用最新的工藝技術。為了盡可能降低噪音,巴西新核能潛艦將大量使用滑動軸承來取代傳統的滾動軸承,艦上所有會産生噪音震動的輪機設備裝置與安裝的底座之間,都以吸音和減震墊片來與艦體隔離;而包括蒸汽渦輪、反應器冷卻循環泵、蒸汽管路和電纜也都由彈性組件製作的減震襯套包住。採用種種隔音降噪措施後,巴西宣稱新核能潛艦的噪音可望降至現役Tupi級柴電潛艦(209型)的30%。 據說英國Babcock也協助巴西核能潛艦的推進系統。

巴西首艘核能攻擊潛艦被命名為阿爾瓦羅阿爾貝托號(Alvaro Alberto SN10),是紀念巴西核能項目創始的領導人物,巴西海軍少將以及科學家阿爾瓦羅阿爾貝托。阿爾瓦羅阿爾貝托號原訂在2018年開始建造,2030年下水,2032年服役;爾後由於經費因素,巴西在2015年11月決定將首艘核能潛艦開工建造的時間推遲到2025年。