對於潛艇而言，最大的瓶頸就在於速度和續航力問題上，這受限於人類自身原因，因為人類離不開空氣，動力系統也離不開空氣，而在水下，空氣就成為最大的問題。不管潛艇裝置多麼的先進，人和發動機都需要空氣，這就導致元級潛艇始終無法突破這個瓶頸。

但這個瓶頸隨著中華帝國開戰核反應堆試驗後，給了帝國海軍潛艇設計師們新的發展思路，尤其是中華帝國首艘核動力終極戰列艦光華大帝號服役後，帝國的潛艇設計師們終於有了突破性的設計思路——核動力潛艇概念被提出。

中華帝國海軍早在20世紀20年代中期，便對科幻小說《海底兩萬裡》裡面的先見潛艇設想產生濃厚的興趣，當時帝國艦政總監魏翰便對利用核能推進潛艇的遠景表示出濃厚的興趣，只不過受限於帝國當時的核物理研究發展緩慢而放棄。

三十年代開始，中華帝國陸續完成了核反應堆試驗，並在大亞灣修建了人類歷史上第一個核電站。三十年代末，中華帝國成功的將核反應堆搬上了戰列艦，為戰列艦提供近乎無限的能源，核動力終極戰列艦光華大帝號的出現，讓帝國潛艇設計師們眼前一亮，找到了元級潛艇的出路。

光華三十九年二月，北洋大學核物理實驗室在大沽完成了首個小型核反應堆，其體積相比光華大帝號戰列艦上的核反應堆更小。只有四分之一左右，一次性注入燃料可以支撐宋級潛艇全速行五萬公里的耗電需求。這樣一來，為元級潛艇實現不依賴空氣推進提供了可能。

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