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  中國核潛艇計劃起始於1958年6月,由於蘇聯不提供支援,在沒有外來幫助的情況下舉步維艱,更被迫於1963年起暫時擱置。從而在1965年起,中國開始建造陸上的模擬反應堆作為未來核潛艇的動力試驗。解放軍海軍制訂了研製兩種核動力潛艇的計劃,包括一種核動力攻擊型核潛艇,以及在此基礎上改裝出的彈道導彈核潛艇。1969年起,一個頂尖科學家小組開始投入核潛艇研製計劃,總設計師是彭士祿,副總設計師為黃旭華、趙仁愷、黃緯祿。中國於同期建造了核潛艇的配套設施,包括位於四川綿陽的陸基實驗性核反應堆、遼寧葫蘆島造船廠的核潛艇船塢,以及配套的魚雷、聲納和導彈等。  第一艘09I型核潛艇(長征1號,舷號401)於1966年開始總體設計,並建造了一個1:1的實體模型。1968年5月開始放樣,11月開始總體建造並於1970年4月完成了首艇的總體試水。同時陸上模式反應堆也於1970年4月28日安裝完畢,並在5月1日正式開始試車。7月30日陸上模式堆即達到滿功率執行,指標完全符合設計要求。同年12月26日下水舾裝。1971年4月1日至8月16日首艇開始碼頭繫泊實驗,4月底開始向艇上核反應堆裝填核燃料,6月反應堆達到熱態臨界。7月1日實現了在核潛艇上以核能發電,隨後進行了首艇主機試車,動力裝置聯調等工作。1971年8月23日7時40分,091型首艇1701(當時舷號,後改為401)從應急推進電機轉換為核動力航行狀態。1974年8月1日建軍節,長征1號正式入役。1977年到1990年間又陸續建造了4艘09I型核潛艇,分別命名為長征2號-長征5號,舷號402-405。所有的09I型核潛艇都部署在北海艦隊,以青島為母港。  09I型核潛艇自服役以來一直受到各種問題的困擾,包括水下噪音過大、武器系統不完備等。該型艇的前兩艘(401、402艇)於1980年代末接受了升級改裝,並於2000-2001年退役。403和404艇較早期的09I級有較大不同,一開始即加裝了消聲瓦,各種裝置均進行了升級,全艇長度亦長了8米,同時亦於1998年進行了進一步升級,安裝了效率更高的消聲瓦,可能改裝線導型魚-6魚雷和改進型魚-3魚雷,並具備水下發射鷹擊-82型反艦導彈的能力,目前該型艇的後三艘仍在服役。

  09I型核潛艇採用錐尾、單軸單槳,圍殼舵與十字型尾操作面佈局,雙層船殼,配備4個尾舵。艇上設7個水密艙,艇上主要裝置都位於甲板的第二層,包括潛望鏡、艦載雷達、通訊和衛星導航裝置等。簡氏防務週刊認為,自403號艇開始,該型艇的船身延長了8米,以便安裝潛射型鷹擊-82反艦導彈和配套的火控系統,鷹擊-82通過533毫米魚雷發射管發射。  該型艇配備6具533毫米魚雷發射管,攜帶約20枚魚雷,包括魚-3、魚-1和魚-4等。也可攜帶36枚水雷。電子裝置方面,包括多用途戰鬥資料和指揮系統、I波段搜尋雷達、中頻聲納和DUUX-5型低頻聲納,並攜帶921-A型雷達預警系統。動力來自一臺90兆瓦壓水反應堆。  由於其效能不佳,09I型核潛艇通常只在中國近海活動,有時也會前出到敏感海域。1996年的臺灣海峽導彈危機中,一艘09I型核潛艇滲透到美國海軍航母戰鬥群中,實際上亦證明09I級的噪聲和技術水平並沒有想象中的那樣落後。2004年11月,一艘09I型核潛艇被日本在石垣島近海發現,而日本政府在事發三小時後才下達海上警備行動命令,引起日本國內軒然大波,這就是著名的。中國隨後對此發表宣告,並表示這艘潛艇是由於技術故障誤入日本近海的。  2009年4月23日,該型潛艇在中國海軍60週年閱兵儀式上公開亮相。2015年4月26日中國海軍091改進型核潛艇在亞丁灣巡航,並與中國海軍的護航艦艇組成編隊航行,任務持續時間長達2個多月。  2016年10月15日,中國首艘該型潛艇舷號401艦名長征一號退出現役後,經過徹底的去核化處理,現已進駐青島的中國海軍博物館碼頭,標誌著中國核潛艇從研製生產、使用管理到退役處置形成全壽命保障能力。
09I型核潛艇(北約代號:“漢級”,英文:"Han-class")是中華人民共和國研製的第一種核潛艇,1970年起陸續建成服役,共建造5艘,部署在中國人民解放軍海軍北海艦隊。目前該型艇仍有三艘在役。