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原子力潜水艦(げんしりょくせんすいかん、原潜(げんせん))とは動力に原子炉を使用する潜水艦のことである。

◆ 概要

艦の基本的な構造は、もう一方の代表的な潜水艦の推進動力方式であるディーゼルエンジンを備えた通常動力型潜水艦と大きくは違わない。船体は通常型と同様に涙滴型や葉巻型をしており、船体上部前寄りにセイル、その側面か船体前部側面に潜舵を持ち艦尾のスクリューで推進する。一般的には通常型潜水艦より大型となり、どちらかと云えば通常型潜水艦が沿岸域での運用を得意とし、原子力潜水艦はより広い外洋域での運用を得意とするが、専門化している訳ではない。

原子力技術を持つ国でしか製造できないため、保有国は限られ、2008年現在、アメリカ、ロシア、イギリス、フランス、中国の5ヶ国、つまり国際連合安全保障理事会の常任理事国のみ保有が確認されている。これら全ての国が、攻撃型原子力潜水艦と弾道ミサイル型原子力潜水艦(=戦略ミサイル潜水艦)という2種の潜水艦を保有しており、攻撃型は通常型潜水艦と同様に敵水上艦船や敵潜水艦を攻撃し、場合により隠密裏に人員輸送を行なうが、弾道ミサイル型は通常型潜水艦では行なえない弾道ミサイルの発射プラットフォームとしての任務を担っており、攻撃型より大きな船体となっている。アメリカ海軍は21世紀に入って、弾道ミサイル搭載型を巡航ミサイルの発射プラットフォームである巡航ミサイル潜水艦へ改造している。

◆ 特徴

以下に原子力潜水艦の特徴を示す。

◇ 原子力による主機関

原子力潜水艦とは、その名の通り推進動力に原子力を使用するものであり、原子炉を熱源として高温高圧の水蒸気を発生させ、この水蒸気で蒸気タービンを駆動することによって、スクリューを回し、推進力を得ている。冷却液の循環系は安全の為に複数設けられているのが通常である。原子力空母では1つの艦に原子炉を2基以上備えているが、原子力潜水艦では1基、または多くても2基である。

原子力潜水艦の大部分が加圧水型原子炉(PWR)を搭載していて、もう一方の代表的な原子炉形式である沸騰水型原子炉(BWR)はあまり採用されていない。これは潜水艦が海洋状態や気象、艦の機動によって船体が揺れたり傾いたりする時に、沸騰水型では冷却水が炉心を十分に冷やせない事態が懸念されるためである。

加圧水型原子炉では蒸気発生器、加圧水を循環させる強力な循環ポンプとその高圧配管、さらに2次冷却水の為のポンプと配管が、沸騰水型原子炉よりも余計に必要とされるが、1次冷却水系統と2次冷却水系統が分離されているため2次系にある蒸気タービンや復水器といった補機類は放射線の危険から離れた位置で点検整備が可能となる。

加圧水型と沸騰水型のいずれであっても人体に有害な放射線を遮蔽して他の船内を安全にするため、原子炉は鉛等が組み込まれた専用の耐圧隔壁で分離された原子炉区画内に設置されている。原子炉区画は艦の後ろ寄りに設けられていることが多く、艦の主要な部分を占める前部とタービンや操舵機などのある後部を結ぶために、鉛などで防護された狭い通路が原子炉区画の上部や側面を貫いている岩狭源清著『中国原潜技術&漢級侵犯事件』 軍事研究2005年4月号 ジャパン・ミリタリー・レビュー2005年4月1日発行 ISSN 0533-6716。

◇ 長期間の連続潜航

原子炉の核燃料棒の交換は数年から十数年に一度で済むため、ディーゼル燃料を消費する通常型潜水艦のような航続距離の制約や頻繁な燃料補給の手間は無く、酸素を必要としないために長期間の連続潜航が可能である。

艦内の人員に必要な酸素も豊富な電力で海水から電気分解によって作り出し、二酸化炭素も化学的に吸着除去するので数ヶ月間も浮上の必要を無くしている。長期間の連続潜航が可能になっても、乗組員の心理的な影響、新鮮な食料の補給、艦外からの整備などが必要なので、実際には長くても2ヶ月程度の連続潜航しか行わない。

原子力機関は最大出力でも燃料消費をそれほど考慮する必要が無いために、必要なら長時間高速航走することが許されるので、ディーゼル潜水艦と比べれば水中機動の自由度が増したとされる溶融金属冷却原子炉を採用したロシアのアルファ級攻撃型原潜などは最高速度は40ノットを超えるといわれている。実際には、アメリカ海軍の実験潜水艦アルバコアの様に、30ノット以上を発揮することも不可能ではないが、費用便益比において現実的ではなく、同様の機軸を実現した例は他にはない。。ただ、高速での航行は水中騒音も大きくなり、探知される可能性が高まるので、それほど頻繁に行われるものではない。

◇ 騒音問題

原子力潜水艦の欠点は、通常動力の潜水艦に比べ静粛性が劣ることである。高速回転する蒸気タービンの軸出力で低回転のスクリューを回すため、減速ギヤを介在させる必要があり、この減速ギヤが大きな騒音発生源となる。また、原子炉作動中は、冷却水循環ポンプを常時動かしておかねばならず、加圧水型原子炉ではこのポンプも大きな騒音発生源となっている。また、原子力潜水艦特有の問題とも云えないが、原子力によって大きな推進力が得られても、スクリュー・プロペラで生じる騒音も大きくなるという問題もある。

こうした弱点を克服するため、蒸気タービンで発電機を動かし、電動モーターでスクリューを駆動する原子力ターボ・エレクトリック方式による推進システムが採用された例がいくつかある。例えば、フランス海軍の原子力潜水艦はすべてこの方式を採用しており、他にもアメリカ海軍が2度(タリビー、グレナード・P・リプスコム)試用している。ただ、この方式は、蒸気タービン方式(ギアド・タービン方式)に比べて効率・整備性が悪く、水中速力も劣る。そのため、この方式を常用するのは、現在ではフランス海軍のみにとどまっている。また、アメリカ海軍の最新原子力潜水艦では、低出力時には冷却材の自然循環のみによる運転が可能とされており、ポンプの運転が不用と云われている。

◇ 他の問題点

開発・建造・維持運用に非常に費用がかかり、用途廃止となったあとの原子炉・核燃料の処理の問題、メルトダウンや放射能漏れの危険性などがある。

アメリカ海軍では新造艦の原子炉に高濃縮ウランを用いた燃料棒を使用することで燃料の寿命を艦の寿命と等しくし、実質的に燃料交換を不用にして、原子炉の維持費の大きな部分を占める燃料棒の交換費用を無くし稼動率の向上と放射性廃棄物の減少をはかっている。ただ、この高濃縮ウランの使用が原子力潜水艦の危険性をさらに高めたという指摘がある[外部リンク] 原子力資料情報室。

◆ 通常型潜水艦の特徴

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