核動力商船太香？！真正零排放或引發(fā)航運業(yè)變革

全壽命周期幾乎無需進行燃料補給，完全實現(xiàn)零碳排放，還能降低成本提高運營效率。作為實現(xiàn)零排放船舶的一條途徑，核動力正引起航運業(yè)的極大興趣。

ABS完成大型遠洋商船使用核動力推進研究

美國船級社（ABS）的最新研究顯示，在大型遠洋商船上應(yīng)用核動力推進可以對航運業(yè)能源轉(zhuǎn)型發(fā)揮“變革性作用”。

據(jù)悉，根據(jù)和美國能源部簽署的合同，美國船級社與Herbert Engineering Corp（HEC）合作完成了關(guān)于在大型船舶上使用核動力推進的研究，為一艘14000TEU新巴拿馬型集裝箱船和1艘157000載重噸蘇伊士型油船這兩種常見船型建立了核動力推進的應(yīng)用模型，考察和推進技術(shù)的應(yīng)用將如何影響兩種船型的設(shè)計、運營和排放情況。

研究的目的是探索先進的現(xiàn)代核反應(yīng)堆技術(shù)在商用船舶推進方面的潛力，以幫助業(yè)界更好地了解核動力推進的可行性和安全影響，并為未來的開發(fā)項目提供支持。

這項研究凝聚了頂尖核反應(yīng)堆研發(fā)人員的智慧，對14000TEU集裝箱船上兩座30兆瓦鉛冷快速反應(yīng)堆的影響進行建模，發(fā)現(xiàn)此項技術(shù)有望提高載貨量和運行速度，并且在其整個25年的壽命期內(nèi)無需再次加注燃料。研究發(fā)現(xiàn)，蘇伊士型油輪在加裝四座5兆瓦熱管式微型反應(yīng)堆后，盡管載貨量有所降低，但運行速度將會得到提升，且在其25年的壽命期內(nèi)僅需加注燃料一次。這兩艘概念船都將實現(xiàn)二氧化碳零排放。

美國船級社主席兼首席執(zhí)行官Christopher J. Wiernicki表示：“此項最新尖端研究的成果凸顯了航運界為何無法忽視核動力推進在減排和運行效率方面所具備的巨大潛力。核動力推進能夠更容易地實現(xiàn)凈零排放的愿景，我們?nèi)缃裾跒檫@一未來奠定基礎(chǔ)。將這一愿景變?yōu)楝F(xiàn)實將需要公共部門的鼎立支持，而ABS有足夠的能力將政府和行業(yè)聯(lián)系在一起。先進反應(yīng)堆或小型模塊化反應(yīng)堆解決了商業(yè)性船用核技術(shù)的多項痼疾，還可強化安全性和效率，減少成本和浪費，并防止擴散。盡管如此，仍有許多問題有待解決，業(yè)界務(wù)必要對這些技術(shù)進行評估，并高度關(guān)注安全性。”

HEC面向船東、船舶營運商、船廠及政府機構(gòu)提供海事咨詢、船舶設(shè)計和軟件開發(fā)服務(wù)。

HEC資深首席船舶設(shè)計師Robert Tagg表示：“HEC有幸能夠為ABS提供支持，并探索核動力在船舶領(lǐng)域的實際應(yīng)用。這項研究有助我們詳細認清現(xiàn)代反應(yīng)堆技術(shù)的潛力，并洞悉該技術(shù)對未來船舶設(shè)計和運行的影響。”

雖然核反應(yīng)堆已經(jīng)在海軍艦艇和破冰船上使用了幾十年，但安全問題和成本問題阻礙了其在商業(yè)航運中的發(fā)展。隨著更小的模塊化熔鹽反應(yīng)堆的發(fā)展，這種情況可能會改變。

ABS在支持商用船舶核動力推進研發(fā)方面發(fā)揮著領(lǐng)軍作用。據(jù)國際船舶網(wǎng)了解，美國船級社在去年獲得美國能源部價值80萬美元的合同，負責(zé)研究在商業(yè)航運中使用核動力推進的可能性。

這一研究項目將解決在海上商業(yè)應(yīng)用中采用新反應(yīng)堆技術(shù)的挑戰(zhàn)。美國船級社將為海上應(yīng)用開發(fā)不同先進反應(yīng)堆技術(shù)的模型，并就現(xiàn)代核電的商業(yè)使用開發(fā)行業(yè)咨詢。新項目將由美國能源部位于愛達荷州國家實驗室的國家核反應(yīng)堆創(chuàng)新中心（NRIC）提供支持，包括提供先進的反應(yīng)堆框架以幫助建議如何進行海上核示范。

另外，美國能源部還與美國船級社簽訂了另一份金額較小的合同，委托該公司協(xié)助德克薩斯大學(xué)開展商用船舶核動力推進系統(tǒng)的熱電集成研究。

核動力運輸船研發(fā)未來將再次成為熱點

核能是一種具有超高功率密度的清潔能源，核能被業(yè)界視為一種可以有效解決氣候問題的零碳能源，可作為實現(xiàn)航運零排放的重要方向之一，但目前全球民船領(lǐng)域僅有一些破冰船采用核動力。

全球在民用運輸船舶領(lǐng)域應(yīng)用核動力的探索早在上世紀50年代就已開始，包括美國全球首艘核動力運輸船“薩凡納”輪、德國核動力運輸船“奧托·哈恩”輪和日本核動力運輸船“陸奧”輪。但受造價昂貴、運維成本過高及潛在的安全風(fēng)險等因素制約，核動力運輸船發(fā)展步入中止?fàn)顟B(tài)。目前，除美國外、俄羅斯、韓國外及中國等均在開展核能技術(shù)在民用船舶上的應(yīng)用研究，涉及船舶推進、發(fā)電等應(yīng)用領(lǐng)域，反應(yīng)堆有壓水堆、熔鹽堆等堆型。

熔鹽反應(yīng)堆的概念是引起廣泛關(guān)注的技術(shù)之一。據(jù)了解，熔鹽反應(yīng)堆是核裂變反應(yīng)堆的一種，屬于第四代反應(yīng)堆，使用釷而非鈾作為燃料，其主冷卻劑以至燃料本身都是熔鹽混合物，它可以在高溫下工作時保持低蒸氣壓，從而降低機械應(yīng)力，提高安全性，并且比熔融鈉冷卻劑活性低。核燃料既可以是固體燃料棒，也可以溶于主冷卻劑中，從而無需制造燃料棒，簡化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)，使燃耗均勻化，并允許在線燃料后處理。熔鹽堆在固有安全性、經(jīng)濟性、核資源可持續(xù)發(fā)展，以及防核擴散等方面具有其它反應(yīng)堆無法比擬的優(yōu)點。

英國CORE POWER是一家位于倫敦的高科技公司，去年該公司和比爾蓋茨所創(chuàng)辦的核能公司Terrapower、法國核材料處理專家Orano和美國SouthernCompany合資成立一家新公司。據(jù)Mikal Be介紹，海上熔鹽反應(yīng)堆技術(shù)相對于傳統(tǒng)核技術(shù)，具有比較明顯的優(yōu)勢，“我們可以用不到一立方米的燃料，產(chǎn)生僅幾品脫的廢物，就能在25年內(nèi)獲得25MW兆瓦的能量，相比之下，同一艘船就需要用50萬立方米的船用燃料，產(chǎn)生超過100萬噸的二氧化碳，”

此外，Core-Power公司還表示，這種技術(shù)不僅為船舶提供廉價的清潔能源，還可以用來制造其他合成燃料。該公司認為，這些燃料與高效內(nèi)燃機、燃料電池和電池相結(jié)合，可以很好地適用于船舶。這包括世界船隊中最小的4萬艘船。

荷蘭船舶設(shè)計與工程公司C-Job Naval Architects去年披露了一項研究結(jié)果，認為核能在未來可以作為船舶推進使用，而大型遠洋船舶正是核動力推進的最佳選擇。

C-Job指出，從長遠來看熔鹽反應(yīng)堆的潛力最大，被動安全、高燃耗以及未來使用釷循環(huán)的潛力的結(jié)合，使其最適合海事應(yīng)用。與基于傳統(tǒng)燃料的系統(tǒng)相比，核動力船舶可以減少高達98%的二氧化碳排放，此外硫氧化物、顆粒物、氮氧化物等空氣污染也能夠完全消除。

2022年4月，挪威設(shè)計公司Ulstein推出了一種名為“ULSTEIN THOR”的全新零排放郵輪概念設(shè)計，該設(shè)計將采用第四代裂變核能技術(shù)——熔融鹽反應(yīng)堆（MSR）技術(shù)作為動力來源，Ulstein公司表示該技術(shù)安全、高效且已經(jīng)過驗證，未來有望成為航運業(yè)的一種新型清潔能源解決方案。

近日，韓國三星重工與韓國原子能研究所簽訂協(xié)議，將聯(lián)合研發(fā)核動力船舶和浮式核電站，以提升在零排放船舶市場上的競爭力。據(jù)悉，韓國研發(fā)的核動力船舶和浮式核電站將采用小型模塊化熔鹽反應(yīng)堆，該堆使用周期在20年左右，計劃于2025年開始原型堆的試驗。

就在幾天前，開發(fā)第四代使用核廢料為燃料反應(yīng)堆的英國核技術(shù)公司newcleo和意大利造船巨頭Fincantieri和意大利船級社簽署了合作協(xié)議，三方已經(jīng)同意進行可行性研究，在航運業(yè)應(yīng)用核動力，包括newcleo公司的鉛冷小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)技術(shù)。

近日，國際海事組織海上環(huán)境保護委員會第八十屆會議，通過了最新的全球船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略提出，要盡快使國際航運業(yè)的溫室氣體排放量達到峰值，并在考慮不同國情的情況下，于2050年前后實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。這意味著在未來30年里，幾乎所有船舶必須從化石燃料過渡到零排放燃料。未來，隨著“碳中和”、北極航線開拓等需求的日益迫切，以及高安全、高可靠、高經(jīng)濟性海洋核動力技術(shù)的發(fā)展，核能將在船舶動力、船用清潔能源制備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，相信核動力運輸船的研發(fā)會再次成為熱點。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。