核潜艇上的核动力不是可以无限使用的，因为核反应堆也是有寿命周期的。这个寿命周期主要是指反应堆内装填的核燃料（堆芯）的使用寿命。核反应堆运行后，核燃料中的易裂变核素（U-235或Pu-239）就在中子流的轰击下不断进行裂变反应。随着核反应的进行，核燃料中的易裂变核素逐渐减少，反应性也逐步降低。当降低到一定程度时，裂变反应将不能维持，就需要重新填入核燃料。比如，美国“洛杉矶”级攻击核潜艇上使用的S6G核反应堆和“俄亥俄”级战略核潜艇上使用的S8G核反应堆的使用寿命为10～13年。反应堆到了使用年限后，就要进行中期换料大修，以更换堆芯，给反应堆重新装填核燃料。
但问题是，核潜艇装填核燃料可不像其他军舰加注燃油那么简单，拉根管子就能进行。核潜艇需要进船厂的专用船台，先将反应堆位置的耐压壳体切开，拆除反应堆上方的设备，如屏蔽设备、管路、控制棒驱动机构等，然后再拆除反应堆的顶堆，将整个堆芯吊出来运到专用的换料厂房内，一组一组地慢慢更换核燃料，然后再将新堆芯按照反方向过程装入潜艇。整个换料过程都是屏蔽操作，相当复杂，所需时间也比较长，比如美国“俄亥俄”级战略核潜艇的一次中期换料就需要27个月。
所以，目前各国新研制的核反应堆都比较注重延长其使用周期。美国为“弗吉尼亚”级攻击核潜艇研制的S9G核反应堆的使用年限就可以达到25～30年，基本上与艇体同寿命。即一炉料可以用到核潜艇退役为止，这是指核潜艇正常执行巡逻值班和训练任务而言，即有相当的使用强度。这样就不需要进行中期换料，既浪费时间又浪费大量的人力物力，还消除了更换燃料时造成核辐射的风险。
美国海军下一代战略核潜艇SSBN-X不直接使用成熟产品，重新设计持续运行50年的新型反应堆，主要有两个方面的原因。一是S9G反应堆的功率不够。该反应堆的最大输出功率是4万马力，用在不到8000吨的“弗吉尼亚”级上符合要求，但对于新战略核潜艇近20000吨的排水量来说，就带不动了。水下排水量18000多吨的“俄亥俄”级战略核潜艇所用的S8G反应堆的最大功率是6万马力，因此，为SSBN-X新设计的反应堆的功率很有可能超过6万马力。
二是S9G反应堆的寿命周期仍显不足。战略核潜艇由于造价高昂，服役时间一般都比较长，普遍都在30～40年，像美国目前现役的“俄亥俄”级战略核潜艇，最早建造的几艘到目前都已经服役超过30年。再加上美国海军是全球部署，平时的训练也比较频繁，核燃料用起来自然比较费。所以，美国核潜艇反应堆的工作年限一般都是取下限。显然，S9G反应堆25～30年的寿命仍然满足不了与潜艇同寿命的设计要求，所以才将新反应堆的运行寿命增加到50年。
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