自燃煤蒸汽動力裝置問世以來，為提高艦船續航力、航速、機動能力和隱蔽性等，世界各國一直不斷探索和應用各種新型動力技術。當1939年能夠持續釋放大量能量而不依賴於氧氣反應的原子核裂變現象被發現後，美國遂開展了艦船核動力可行性研究，並率先提出了以加壓水作為慢化劑與冷卻劑的壓水堆概念，建造了世界上第一座陸上模式堆S1W和第一艘核動力艦船——“鸚鵡螺”號核潛艇，開辟了艦船動力技術發展新紀元。
艦船核動力是將核裂變反應產生的熱能轉換成機械能與電能，為艦船提供動力的總稱，主要由反應堆及一回路、二回路及軸係、綜合控製、電力和輻射防護等係統組成，按布置形式可分為分散型布置、緊湊型布置和一體化型布置，按堆型可分為壓水反應堆和液態金屬冷卻反應堆。目前，各國主要采用壓水堆，其工作原理為：一回路水將反應堆核裂變產生的熱量帶出，通過蒸汽發生器將熱量傳遞給二回路水，使之轉化為蒸汽，推動汽輪機發電或直接驅動螺旋槳。
與常規動力相比，核動力所具有的核燃料能量密度極高、持續高功率輸出能量、不依賴氧氣和艦用燃油運行等特點，對提高艦船自持力、續航力、機動性、隱蔽性等綜合作戰能力具有更加明顯的優勢。但艦船核動力也具有結構複雜、高新技術密集、安全可靠性要求高，且涉及核與輻射安全，研製周期長、資金投入大等特點。
國外艦船核動力技術現狀
截至2009年12月，美、俄、法、英等大國共建造了核潛艇487艘、核航母12艘、核巡洋艦13艘。其中，退役核潛艇357艘、核巡洋艦9艘；在役核潛艇130艘、核航母12艘、核巡洋艦4艘；在建核潛艇15艘、核航母1艘，艦船核動力技術得到了長足發展和重大進步。
美國艦船核動力技術現狀
美國是艦船核動力發展最早、技術最先進、應用最廣的國家，裝備實力、研發能力和技術水平始終處於世界領先地位，共建造了9座陸上模式堆，發展了18個艦船核動力型號。美國艦船核動力研究先於艦船平台，通過多堆型探索，選定分散布置壓水堆；施行潛艇、航母、巡洋艦核動力三個係列型號獨立發展，技術共享，形成核動力型譜；重視基礎研究和陸上充分試驗，通過持續改進，不斷提高安全可靠性、自然循環能力、堆芯壽期、自動化程度等。
在潛艇核動力方麵，平均5～6年研製一型，全部采用壓水堆，形成1.5到6萬馬力等多個功率檔次的型譜，堆芯壽期由66個滿功率天發展到500個滿功率天，實現了潛艇30年全壽期不換料，自然循環能力逐步提高到30％額定功率，布置形式由分散向緊湊演變，但未采用一體化。美國“俄亥俄”級彈道導彈核潛艇各艙布置如圖4所示。
在水麵艦船核動力方麵，單堆軸功率由3.5萬馬力逐步提高到14萬馬力，航母核動力反應堆從8個減少到2個，運行控製大為簡化，綜合性能有了很大提升。總之，美國艦船核動力已有5500多堆年的運行史，安全性、可靠性、可維修性、自動化水平、模塊化和係統簡化程度及堆芯壽期等主要技術指標都達到較高水平。
目前美國正在研製功率更大、係統更為簡化、安全可靠性更高的A1B新型航母核動力；啟動了下一代核潛艇反應堆（TTC）研究工作，主要延長堆芯壽期、提高功率密度、降低成本。
前蘇聯/俄羅斯艦船核動力技術現狀
前蘇聯/俄羅斯艦船核動力雖然起步晚，但發展速度很快，並有其獨特的技術路線，共建造5座陸上模式堆，發展20個艦船核動力型號。俄羅斯艦船核動力型號施行單獨發展，通過多種堆型長時間探索，選定壓水堆，重點圍繞減小體積重量、降低振動噪聲、提高自動化程度等方麵進行技術改進。
在潛艇核動力方麵，曆經四代發展了10個壓水堆型號和3個金屬堆型號，軸功率從1.75萬馬力發展到4.9萬馬力，布置形式由分散向緊湊、一體化發展（艦船核動力布置型式如圖6所示），逐步實現了通用化、模塊化設計，自然循環能力和安靜性不斷提高。在水麵艦船核動力方麵，發展了7個型號，均為壓水堆，先後裝備破冰船、貨船和巡洋艦等；典型的是KN-3型核動力，堆功率300MW，軸功率7萬馬力，“基洛夫”級巡洋艦裝備了2座。1990至今，開展第四代ТМ-4型緊湊布置壓水堆技術研發，其性能指標與第三代基本相同，但安靜性大幅改進；目前，正在計劃研製核動力航母。
法國艦船核動力技術現狀
法國是依靠自身技術力量研發艦船核動力，共建造3座陸上模式堆，發展三代3個艦船核動力型號。法國艦船核動力選定壓水堆，重點發展一體化反應堆，提高自然循環能力；堅持發展多用途、通用型核動力，航母與潛艇共用一型核動力。反應堆布置形式從分散布置發展到一體化，核動力軸功率有0.95、1.6、4.1萬馬力功率檔次，自然循環能力達到50％額定功率。其中，第三代K-15型一體化壓水堆（堆功率150MW，軸功率4.1萬馬力）分別裝備於“凱旋”級戰略核潛艇和“戴高樂”號核動力航母。
英國艦船核動力技術現狀
英國艦船核動力是在引進美國反應堆技術的基礎上，而發展起來的，共建造2座陸上模式堆，開發了5種堆芯，研製了兩代潛艇核動力。英國艦船核動力充分利用模式堆發展多型堆芯，逐步提高堆芯壽期和性能，核動力技術穩步推進。艦船核動力軸功率從2.5萬發展到3.5萬馬力，反應堆堆芯換料周期不斷提高，從7年延長到25年。其中，第二代PWR-2型壓水堆（堆功率約90兆瓦，有資料顯示為140兆瓦），分別裝備於“前衛”級、“機敏”級共5艘核潛艇。同時，英國還開展了大量一體化壓水堆研究工作，但最終反應堆仍采用分散布置。
國外艦船核動力技術發展趨勢
從國外艦船核動力發展情況以及未來艦船裝備發展趨勢來看，艦船核動力技術逐步向長壽期、高自然循環能力、高功率密度、高自動化水平、低振動噪聲方向發展，裝置安全可靠性不斷提高。主要趨勢有：
一是壓水堆仍為主流堆型，反應堆功率不斷提高。迄今為止，國外裝備的艦船核動力反應堆有約98.4%為壓水堆，由於壓水堆具有結構緊湊、安全可靠相對較高等特點，且各國積累了豐富的設計、建造和運行使用經驗，其未來仍是艦船核動力主流堆型，同時單堆功率也將逐步提高。
二是延長反應堆堆芯壽期，實現全壽期不換料。通過優化反應堆物理設計，采用高性能燃料元件，來延長堆芯壽期，實現全壽期不換料，從而降低艦船核動力使用保障工作量和全壽期費用。
三是提高反應堆自然循環能力和安全可靠性。通過優化堆艙相關係統設備設計與布置，減少係統流動阻力，提高自然循環能力；同時增強係統設備可靠性和采取非能動安全技術等，以保證艦船核動力運行安全。
四是不斷降低艦船核動力體積重量，提高功率密度。通過采用緊湊式或一體化布置反應堆，以及集成組合式或整體組合式二回路，實施模塊化設計建造，簡化係統設備，減小體積重量，來提高功率密度。
五是采用多種減振降噪措施，提高艦船核動力隱身性能。通過提高自然循環能力，覆蓋常用工況功率需求，研製低噪聲設備，設置低噪聲運行工況，綜合運用多種聲學控製技術，不斷降低艦船核動力振動噪聲。
六是提高自動化控製水平，便操縱使用。通過係統設備集成優化，采用數字化綜合控製和運行支持技術，減少操縱使用人員，提高自動化控製水平，使艦船核動力操縱使用更加簡便。
艦船核動力技術發展規律和啟示
綜合分析美、俄、法、英等國艦船核動力發展現狀，結合艦船核動力技術特點及發展趨勢，剖析艦船核動力發展規律和啟示有：
（1）加強集中管理是實現艦船核動力協調發展的有效途徑。艦船核動力技術深奧複雜，工作環節錯綜繁瑣，研製周期長，技術保障難度大；若采用分散管理模式，存在協調複雜、決策困難、發展一致性差等問題。根據美國艦船核動力全壽期集中統一管理經驗，實行集中核動力管理，製定一套係統、完善、科學的艦船核動力全壽期管理運行體製和機製，是實現艦船核動力協調發展的有效途徑。
（2）實行單獨立項是促進艦船核動力持續發展的必要條件。艦船核動力是一個複雜的技術密集型裝備，需要更多的工程技術開發和持續的科學研究來推動其不斷發展，才能適應艦船型號裝備不斷提升的需求。遵循核動力發展的客觀規律，考慮到研製周期長、經費投入大的特點，需將艦船核動力列為戰略專項計劃先行安排，以推動核動力技術持續發展。
（3）注重基礎研究是推動艦船核動力創新發展的根本保障。核動力技術專項研究以反應堆技術為龍頭，牽引核安全、輻射防護、二回路等其它技術協調發展，促進艦船核動力技術水平、研發能力和整體裝備實力的提升，不斷滿足裝備發展的需求。注重反應堆物理、熱工水力、輻射防護等基礎性技術研究，是推動艦船核動力創新發展的根本保障。
（4）堅持充分驗證是確保艦船核動力穩步發展的重要環節。各國艦船核動力技術都采用多試驗、多試製的研發模式，對於新的或有重大變化的設計、研製等技術均進行充分試驗驗證後再上船應用，保證了艦船核動力技術的成熟可靠安全。基於成熟型號，穩定技術路線，持續改進動力綜合性能和堅持充分驗證，是確保艦船核動力穩步發展的重要環節。
美國尼米茲級核動力航母
壓水堆三維效果圖
艦船核動力工作原理
美國“俄亥俄”級彈道導彈核潛艇
核裂變反應原理圖
艦船核動力布置型式示意圖
美國海軍CVN-71羅斯福號航母
