延长核电机组运行期限技术已获验证,且日益成为实现净零排放目标的经济有效途径。国际原子能机构(IAEA)数据显示,目前全球在运的416座反应堆(装机容量376.2吉瓦)中,半数已运行38年。其中最古老的瑞士Beznau 1、2号机组(380兆瓦西屋压水堆)分别于1969和1971年投运。运营方Axpo集团在机组改造升级方面已投入25亿瑞士法郎(约合32亿美元),现计划追加投资3.5亿法郎(约合4亿美元)。若许可证更新申请获批,2号机组将运行至2032年,1号机组至2033年。全球众多反应堆面临相似情况:原设计寿命30—40年的机组,通过对系统、结构和部件升级改造,现可获得60—80年甚至更长的运行许可期。
鉴于新建核电厂周期漫长,现有反应堆预计将在未来低碳发电中持续发挥重要作用。国际能源署预测,到2040年延长运行期限的机组将贡献150吉瓦装机容量,占全球核电总量的五分之一。根据世界核协会9月发布的《2025年世界核能绩效报告》,2024年全球在运核电机组发电量达2667太瓦时,创下历史新高,超越2006年2660太瓦时的前期纪录。机组容量因子未出现与运行年限相关的整体下降,这给出了“反应堆在进入延长运行期后仍具有良好运行潜力的积极信号”。
延长核电厂运行期限还具有巨大的经济效益。据经济观察公司研究,自1976年以来,英国的8座核电厂为英国经济贡献了约1230亿英镑(合1660亿美元)。法国电力公司最近宣布计划将Heysham 1号机组和Hartlepool核电厂运行期限延长12个月至2028年3月,从而保障了1000名工人的就业。与此同时,加拿大Bruce电力公司耗资130亿加元(合9亿美元)的主要部件更换项目——在2020年至2033年间更换Bruce 3—8号机组的关键部件,如蒸汽发生器、压力管、排管容器管道和给料管——预计将提供约2.2万个就业岗位,并在2064年前每年为安大略省创造40亿加元(合2.9亿美元)的经济效益。
南非电力公司Eskom表示,Koeberg核电厂两台机组延长运行期限的动因在于“南非需要在大规模建设新发电容量的同时,维持可靠、低成本、低碳的基荷供电能力”。该电厂1、2号机组分别于1984年和1985年投运,装机容量约1860兆瓦(约占全国供电量的5%)。该公司补充说明“相比新建电站,延长运行期限方案能更快实施且投入资本大幅降低”。
美国核监管委员会(NRC)已为当前运行的94座反应堆中的87座延长了原40年运行许可证。美国核能研究所调查显示,绝大多数(95%)反应堆预计将获准运行至少80年,同时73%的反应堆正考虑提升功率。
加拿大安大略发电公司与Bruce电力公司正持续推进翻新计划,旨在将Bruce、Darlington及Pickering核电厂的CANDU反应堆运行期限延长30至35年。与此同时,法国电力集团计划斥资60亿欧元(约合70亿美元)对其20座1300兆瓦反应堆进行升级,使其运行年限突破40年,相关安全评审将于2027至2035年间陆续展开。比利时、捷克共和国、芬兰、匈牙利、瑞典、罗马尼亚、南非、韩国和英国也在寻求延长多种反应堆的运行期限。
南非工程、采购和建设公司Lesedi核服务公司表示,国际上通常有两种实现核电厂运行期限延长的模式。NRC《许可证更新规则》(10 CFR Part 54)规定了申请更新许可证所需进行的严格评估程序,只要每次更新符合安全要求,即可多次更新运行许可证。在美国以外,核电企业通常遵循IAEA“长期运行安全问题(SALTO)”流程,该方法要求相对宽松。SALTO服务为考虑延长核电厂运行期限的国家提供咨询与协助,自2005年起通过同行评审,将各国延长运行期限实践与IAEA安全标准及国际良好实践进行对标。
Lesedi公司从界定范围和筛选流程中涉及的数十万个安全相关组件起步,最终为Koeberg两个机组确定了约8万个安全相关部件(包括泵、土建结构、电缆等)。这些部件随后根据材料特性、环境适应性等共性被归类至“物料组”。每个物料组及部分大型独立部件都经过进一步分析,以确定其使用寿命能否超过40年。Lesedi公司还协助Koeberg完成部件升级,包括换料水箱、反应堆压力容器顶盖及蒸汽发生器的更换工作。
Eskom公司说明,2022年3月的SALTO评估及2024年9月的跟踪评估,重点关注与延长运行期限相关的核心要素,“特别是老化管理方案、特定设备状态问题(包括电缆管理与腐蚀监测),以及全厂监控与安全监督体系的强化措施”。
延长核电运行期限是实现净零目标的关键环节。核电发展势头持续增强,IAEA预测全球核能装机容量将从2024年的377吉瓦增至2050年的561—992吉瓦。按照高预期判断,现有大多数反应堆将获得延长运行期限许可,到本世纪中叶退役比例将控制在20%以内。
前言
锂电池常与新能源汽车(EV)和储能相关,在能源转型中发挥着重要作用。但除了这一核心作用外,该关键元素也正逐渐成为先进核能技术的核心。诸多先进核能技术需要锂⁶和锂⁷,这两种物质均为锂同位素分离(或浓缩)的产物,可通过柱交换(COLEX)工艺等方法获取。锂⁶是生产氚的关键,而氚是核聚变的主要燃料之一。
同时,锂⁷还在熔盐堆等先进裂变系统中发挥关键作用,不仅能升安全性,还能提高传热效率。锂⁷还会被添加到常见的传统压水堆的冷却剂中,以维持适当的PH值并防止腐蚀。
在上述两种应用场景中,锂⁷必须具备极高纯度,以最大限度地去除锂⁶杂质,以防其通过中子捕获形成氚。
锂浓缩重回公众视野
锂同位素分离曾是小众话题,如今在核能技术突破的推动下重回公众视野。全球范围内,先进核动力反应堆设计的探索正加速推进,其中聚变技术尤为突出。据GlobalData数据,2022年核聚变领域交易规模创下1330亿美元的历史新高,且毫无放缓迹象。2024年,核聚变企业的供应链支出从2023年约2.5亿美元增至4.34亿美元,增幅近一倍。各国对核聚变及其供应链的支持(如承担国际热核聚变实验项目的法国),已释放出明确的市场信号。与此同时,熔盐堆技术也持续获得关注,中国、美国和加拿大均在推进熔盐堆设计研发。
GlobalData能源分析师指出:“中国正积极推进熔盐堆研究,尤其专注于钍基熔盐堆的研发”。中国已在戈壁沙漠成功运行了2兆瓦实验堆,并计划于2030年前建造一座10兆瓦的示范堆。
在美国,多家机构正致力于熔盐堆研发工作,包括爱达荷国家实验室(INL)用于全球首个快中子熔盐堆的实验回路,以及Terrestrial Energy公司采用第四代一体化熔盐堆技术的小堆项目。
同时,加拿大政府已向Moltex Energy公司投资约5050万加元(约合4050万美元),这一战略投资使加拿大有望在21世纪30年代初运营全球首座商业熔盐堆。GlobalData预测,到2035年,熔盐堆机组有望占加拿大核电总机组数的4%。随着这些技术从理论走向实践,其对浓缩锂的需求也在持续攀升。
据世界核协会(WNA)数据,目前全球压水堆对锂⁷的年需求量约为1吨。但预计一旦熔盐堆实现商业化,每座反应堆需消耗数十吨锂⁷,这一需求将增至250吨。随着核聚变技术的发展,锂⁶的需求量也将激增。据预测,核聚变示范堆将需要数十吨级的浓缩锂⁶,而商业核聚变项目则需要数百吨级。然而,锂浓缩技术的创新与供应保障仍落后于这一预期需求。
历史上,锂浓缩曾用于军事目的。之后大多数国家停止开展锂浓缩相关工作,主要原因是担忧COLEX工艺会造成汞污染。
目前,全球核聚变项目中唯一可商业获取的氚来源,是重水反应堆(CANDU)运行过程中产生的副产品。其产量相对较少,难以满足大规模商业核聚变的燃料需求。此外,据报道,美国的核聚变研究主要依赖橡树岭国家实验室有限的氚供应。而氚的半衰期仅为12.33年,这进一步加剧了人们对氚供应的担忧。
更令人担忧的是,目前唯一能实现工业规模锂浓缩的COLEX工艺伴随着重大环境隐患。这凸显出浓缩锂不仅在供应方面,也在技术创新上亟需取得进展和突破。
一些有前景的替代方案正在研发中,例如电化学迁移法、激光同位素分离法以及冠醚基方法。最近,英国核聚变公司Astral取得突破性进展,成为首家通过自主研发的多态核聚变反应堆生产氚的企业。然而,此类努力目前仍主要处于实验阶段,且资金支持不足。
冲向终点线的角逐
要实现先进核能的愿景,仍需解决一系列挑战,包括保障浓缩铀供应、降低反应堆研发成本,以及在工业自动化、设计和电力基础设施领域开展技术创新。在这些优先事项中,锂浓缩技术长期处于次要地位,但现在是时候将其提上日程了。
尽管核聚变和熔盐堆全面商业化可能仍需时日,但各国政府和私人投资者已开始意识到:如核聚变和先进裂变技术的需求同时爆发且呈指数级增长,全球可能面临前所未有的供应危机。
建立稳定的的浓缩锂供应链,关乎清洁能源转型的未来保障。当前投资锂同位素生产商的优势在于,尽管商业核聚变运营对锂⁶的需求可能还需10至20年,但如今已有数家资金雄厚的核聚变公司,其实验堆对锂⁶有着相当大的需求。欧盟报告称,ITER的测试包层模块需要约200公斤浓缩锂,而聚变示范堆的需求量预计将为60吨/千瓦,同时目前尚不清楚是否能获得足够的锂⁶。
同位素浓缩将成为清洁能源转型的基石。随着核聚变技术成熟和先进裂变反应堆投入使用,对特殊同位素的需求将激增,不仅是锂同位素,还包括应用于能源、航天和医药等领域至关重要的其他同位素。未来5至10年内,预计同位素浓缩技术将会成为战略性产业,成为支撑全球能源独立、技术领导地位及脱碳进程的重要基石。
对外合作部 曾超 供稿
摘自国际核工程官网
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03制定海上核规则体系
近年来,各国对核动力船舶的兴趣日增,但在制定相应监管框架方面仍存在诸多空白。凭借近年来积累的实践经验,俄罗斯有望在制定海上先进反应堆规则体系方面发挥重要作用。
Arktika号核动力破冰船
过去几年,人们对核航运的前景持续升温。大量初创公司和老牌企业已提出多种采用不同核技术的核动力船舶或“搭载小型核电站”的概念设计方案。这些方案大多仍处于研究阶段,但部分项目已设定了宏远目标。
美国船级社(ABS)近期发布研究报告,评估高温气冷堆对一艘14.5万立方米液化气(LNG)运输船的设计、运行和排放的影响。意大利Saipem公司和英国核能初创企业Newcleo正在合作开展可行性研究,探讨将Newcleo的小型模块化铅冷快堆技术用于为海上油气设施供电及提供工艺热。受矿业巨头必和必拓(BHP)委托,荷兰核能开发与咨询公司ULC-Energy正在研究民用核技术为商业海运船舶提供动力的潜力。英国劳氏船级社(LR)、国际航运公司Zodiac Maritime、韩国HD KSOE与Kepco E&C正联合开发散货船和集装箱船等核动力船舶设计方案。
更具雄心的项目是英国初创公司Core Power,其计划建造一艘搭载熔盐堆的船舶。该公司表示,预计将在2030年前获得首批核动力船舶订单,包括浮动核电站和核动力船舶。其目标是在2030年前达到100亿美元的订单量,预计将在2030至2035年间交付首批订单。
目前最首要的需求是建立涵盖国家与国际层面的核动力船舶综合监管体系。这点已得到美国船级社(ABS)、劳氏船级社(LR)、国际海事组织(IMO)、国际原子能机构(IAEA)以及新成立的海上核能组织(NEMO)一致认可。目前,核航运仅受零散且大多已过时的法规约束,且往往只涉及核能海上应用的个别环节。
针对海上核反应堆的规范
目前可供参考的一份关键文件是于1974年通过,1980年生效的国际海事组织(IMO)的《国际海上人命安全公约》(SOLAS)。该公约已经过多次更新和修订,因此通常被称为“1974年SOLAS公约及其修正案”。该公约规定了客船和货船的安全建造、运营和维护标准,并对船上设备提出了要求。
现行SOLAS公约包括总则、修订程序等条款,其附件分为12章,其中第八章专门针对核动力船舶。该章设定了核动力船舶的基本标准,特别涉及辐射危害;公约还引用了1981年国际海事组织大会通过的详细而全面的《核商船安全规则》,旨在为核动力商船提供技术与监管参考。
《海上人命安全公约》为核动力船舶制定了基本标准
该规则基于当时公认的船舶建造、海事与核工程原则,但IMO也承认随着技术进步,有必要对其进行审查。目前,该规则仅适用于采用压水堆(PWR)推进的传统商船。
1962年《布鲁塞尔核动力船舶经营人责任公约》旨在为核船舶造成的损害提供明确赔偿指导,但由于核技术在过去几十年快速发展,该公约被视为已过时。
IMO与IAEA于1968年共同制定的《核动力商船使用港口和航道安全考量》从未修订,已不再适用。
这些规定远未覆盖所有情况。SOLAS及其引用规则仅适用于采用PWR推进的船舶,未涵盖浮动核电站(FNPP)或其他类型反应堆。目前,尚无具体规定和风险框架允许核动力商船或FNPP停靠商业港口。核动力船舶在港口间的航行需依赖船旗国或许可持有者的国家监管机构授权。各国之间需要单独签署协议相互承认许可证,方可准入港口。
新反应堆适用新规则
为填补监管空白,成立于2024年3月的海上核能组织(NEMO)正与IMO和IAEA合作,制定全球标准与规则,涵盖海上核能的部署、运行与退役,并推动其商业化。2024年9月NEMO召开首次年会,设立三个工作组,分别聚焦于海事法规、核安全标准以及海事核责任与保险。目前NEMO共有25家成员机构,包括美国船级社(ABS)和劳氏船级社(LR)等。
海事核能应用组织(MNAG)是一个研究平台与资源中心,汇聚海事与核能领域专家,致力于在海洋环境中展示先进核技术。其目标是与美国能源部国家反应堆创新中心合作,支持先进反应堆技术在海洋环境中的示范应用。该组织网站显示,正在对“监管与许可环境”进行审查。
巴尔的摩港的萨凡纳核动力船
图片来源:WWK Photography/Shutterstock.com
2024年10月,美国船级社(ABS)发布了《船舶和海上应用核动力系统要求》,为浮动核电站(FNPP)或核动力浮式生产储油装置等核资产提供船级符号。该规范虽不适用于自带推进的核动力船舶,但允许设计者考虑任何类型的反应堆技术,并给出核监管机构、船旗国与ABS三方协同框架,以实现全面监管。
该规定旨在确保核能系统安全应用至船舶和海上应用中。文件强调,与核监管机构和港口当局的早期沟通对于明确设计审批责任至关重要。该文件引用了SOLAS、IMO核材料运输规定、ABS现有航运规则以及IAEA核安全文件。
丹麦航运集团A.P. Moller–Maersk、劳氏船级社(LR)与Core Power公司正在联合开展一项研究,评估在欧洲核动力集装箱船的监管可行性。该研究将探讨使用第四代反应堆的核集装箱船在欧洲港口进行货运作业所需的监管框架,并研究安全规则的更新要求,以提升对核能应用的运营与监管理解。
劳氏船级社(LR)近期发布的《燃料之思:核能》报告指出,小型模块化反应堆的兴起有望带来航运核能应用“阶跃式”提升,但前提是能够克服监管障碍。报告认为,核能将变革海事行业,但必须解决监管与安全问题,才能实现商业化应用。报告还指出:核能发电在安全方面有着良好记录,且有一套积极的监管机构体系。要将核动力船舶引入海事行业,必须广泛更新包括SOLAS第八章在内的规则。IMO与IAEA之间的合作对于建立统一的核动力船舶监管体系至关重要。
2024年8月,IAEA宣布2025年启动“海上原子技术许可应用(ATLAS)”项目,拟借鉴既有安全、安保与保障标准,为和平利用海上核能建立稳健框架。
建立统一的监管体系
2024年9月,在IAEA总部维也纳召开的针对核动力船舶(FNPP)的核监管机构会议上,俄罗斯联邦环境、工业与核监督局(Rostekhnadzor)副局长Alexey Ferapontov博士表示,俄罗斯已建立一套全面的核能航运监管体系,其经验可追溯至1959年,累计运行经验超过400堆年。
俄罗斯经验可为制定监管框架提供宝贵见解
俄罗斯目前拥有7艘核动力破冰船、1艘核动力货船以及全球唯一一座浮动核电站罗蒙诺索夫院士号(Akademik Lomonosov)。其中3艘破冰船配备了最新型RITM-200反应堆,2艘同型号破冰船以及1艘更大型的RITM-400型破冰船Rossiya已开工建造。
罗蒙诺索夫院士号由两台较小的KLT-40型反应堆提供动力,另有4艘配备RITM-200S型反应堆的现代化浮动核电站,用于为俄北部供电,其中2艘已开工建造。俄罗斯还拥有专门服务于核航运与退役的浮动设施,如1981年建造的名为Imandra的浮动技术基地(FTB),该设施经现代化改造后仍在运行,预计2029年将被新型多功能核服务船取代。
Imandra是一艘悬挂俄罗斯国旗航行的核燃料运输船
为了支持核动力船舶的退役,俄罗斯还拥有专门的放射性废物处理设施,如用于存储破冰船与浮动设施的退役部件的Saida Bay。针对退役过程的专门规则与程序,可在Rostekhnadzor官网查阅。
Alexey Ferapontov博士提到,最初俄罗斯也不确定应为罗蒙诺索夫院士号颁发陆上核电站还是核船舶类许可证。“经过多轮讨论,我们最终决定将其视为一种特殊的核动力船舶。”随后几年里,Rostekhnadzor与俄罗斯海事局(RMRS)协同工作,使俄罗斯逐步建立了该领域监管框架。
罗蒙诺索夫院士号正被拖至最后系泊处
核心法律文件是《原子能使用法》(第170号联邦法)。此外,Rostekhnadzor还制定了大量与航运相关的联邦规则与标准。俄罗斯海事局(RMRS)也制定了与核航运相关的文件,包括《核动力船舶与浮动设施的分类与建造规则》。
Alexey Ferapontov博士强调,制定监管框架是一项复杂任务,需分析现有标准、技术特征,并需多个海事与核能机构的协作。与大多数国家一样,俄罗斯已批准《联合国海洋法公约》、SOLAS及其引用规则等重要国际文件,并将其纳入国内立法体系。但他也指出,SOLAS第八章及其引用规则存在局限性,即目前仅针对PWR推进船舶,对浮动核电站及先进堆型并不适用。
下一步工作方向
展望未来,Alexey Ferapontov博士表示将积极参与IMO与IAEA正在推进的工作,包括IMO海上安全委员会拟修订SOLAS第八章及其引用规则,设立“替代燃料船舶安全技术规定”工作组等。
此外,IAEA也正通过国际创新核反应堆和燃料循环项目(INPRO)、SMR平台与核协调与标准化倡议等机制,推动核能航运监管工作。Alexey Ferapontov博士建议IAEA核安全标准委员会可制定关于《浮动核电站设计安全与安保考量》的文件。
他指出,核动力船舶的港口准入需满足气象、环境等条件,并配备特殊水利设施、人员培训、应急预案、辐射控制等。俄罗斯目前允许18个港口接纳核动力船舶,这些港口由政府法令指定,并由相关政府部门制定专门法律与规定加以管理。
他特别提到1968年IMO与IAEA联合发布的《核动力商船使用港口和航道安全考量》文件,认为可重新修订以适用于计划接纳浮动核电站或核动力船舶的国家。
此外,现行法规主要针对PWR,对私企开发的快中子堆、熔盐堆等先进设计并不适用,需补充制定新要求。
国际合作面临阻力
俄罗斯对其本国核动力船舶的监管经验,对国际规则制定极具价值;且其参与将加快这一进程。不幸的是,地缘政治正使局势变得复杂。在2023年12月召开的国际海事组织(IMO)大会上,俄罗斯因未获得足够选票而未能连任理事会成员。
IMO理事会是负责该组织工作的执行机构,分为A、B、C三类成员,有10个A类、10个B类及20个C类成员。俄罗斯自1958年IMO成立以来一直是A类成员。
俄罗斯代表团在大会上表示该国“发挥了平衡且建设性的作用,应获得理事会席位。在2023年9月提交给IMO的参选材料中,俄罗斯曾指出:“显而易见,由于外部压力,IMO开始偏离其在国际事务中一贯保持的公正立场,将更多宝贵时间用于处理其精心制定的职责范围之外的政治议题。”
然而,在12月的投票结束后,俄罗斯外交部对俄新社表示:“未能当选理事会成员,不会影响俄罗斯继续参与该组织事务,包括向其缴纳会费。”俄罗斯驻英国大使馆在一份声明中表示:“根据组织章程,理事会仅承担行政与技术职能。制定国际航行要求与建议的核心工作,由国际海事组织下属相关机构负责。因此,未能连任下一届两年期理事会成员,不过是一场‘皮洛士式’的胜利(西方谚语:意为付出巨大代价取得胜利)……并未对我国参与国际海事组织各项活动造成任何实质性损害。”
尽管存在政治障碍,业界普遍认为IMO与IAEA仍可借助俄罗斯的实践经验,与其他利益相关方共同构建面向先进核技术的统一海事监管体系,这对全球核能航运安全与商业化至关重要。
对外合作部张鸥 供稿
摘自《核能国际》杂志
04世界著名船舶机构组织核动力船相关研讨
核动力航运及其他海事应用的突破日益临近。最近在伦敦劳氏船级社组织的一次会议上,专家们一致认为,问题不在于何时实现,而在于谁会率先实现。
Core Power正与Terrestrial公司合作开发用于海事应用的熔融氯化物快堆。
“燃料思考”会议在劳氏船级社大楼举行,该公司在此开启了其作为船级分类与合规监管机构的使命。会上,报告者坚称,无论是核技术本身还是监管体系都不会成为核动力航运或浮动核电站的障碍,但成功关键在于建立有效的法律框架(例如条约),使核动力船舶能在不同司法管辖区之间通行。
国际原子能机构(IAEA)总干事格罗西通过视频致辞表示:“我们正在推进‘海洋应用原子技术许可计划(ATLAS)’。”该计划下,IAEA成员国正着手构建法律框架、保障措施及实际应用路线图。格罗西指出:“该计划将提升技术许可效率,并为监管实践的必要调整提供依据。”
不过鉴于IAEA需在180个成员国间达成共识,其工作进度必然缓慢。格罗西表示:“预计两年内会有成果。”而ATLAS最终能取得何种成果仍有待观察。相比具有法律约束力的条约,该倡议更可能形成与“IAEA安全标准”效力相近的指导方针。虽然这些标准对新兴国家具有参考价值,能为建立国家监管体系奠定坚实基础,但多数国家已在此基础上结合本国具体应用场景与文化特色,制定了更深入的个性化监管方案。
没有哪个技术成熟的国家愿意将本国监管标准降至这一共同基准,这很可能也包括那些设计建造核动力船舶的国家。
与此同时,国际海事组织(IMO)正在制定新规范,以取代其于1981年通过的《核动力商船安全规则》。该规则是《国际海上人命安全公约》(SOLAS)的第八章。
IMO解释说,该组织成员已明确需求、确定了行动方向,并批准了规范草案。目前正处于反馈阶段,预计将持续两至三年。劳氏船级社首席执行官尼克·布朗表示:“该规范一旦获批,将为海上核能应用提供一套技术中立的最新准则。”
条约还是协议
如果国际努力难以达成条约,产业界可同步推动何种替代方案?次优选择是两国间签订双边协议,为核动力船舶建立通航“走廊”;若船舶为第三国制造,则可缔结涉及三方的协议。
为说明其复杂性,核动力船舶的设计、持有、融资和运营可能涉及来自不同国家的公司,而当遇险船舶需停靠避难港时,还会有更多国家牵涉其中。
不过,若能有少数志同道合的国家率先开展双边及三边合作,后续或有更多国家加入,这张合作网络将逐步扩展。劳氏船级社指出:“当这种对认证、责任与保险的认可成为常态时,我们将迎来更多签约方,它们可能自然发展成条约体系。”
俄罗斯新型22220型核动力破冰船在巴伦支海执行任务。
9月18日,美国总统特朗普对英国进行国事访问期间,与英国首相斯塔默签署了《技术繁荣协议》,内容包括两国将探索“先进核能创新应用的机遇,包括民用海事领域应用,并在制定国际标准方面发挥主导作用,可能在参与国领土间建立海上运输走廊。”
海上反应堆设计
许多考虑用于海上用途的小型反应堆是压水堆,它们拥有丰富的运行经验,包括海上运行经验,而有些则更为奇特。
例如,Core Power正与Terrestrial合作开发熔融氯化物快堆,而专门制造海上基础设施安装用浮动平台与大型船舶的Allseas公司,正在自主设计高温气冷堆。
要在5-7年内完成设计、获批、获得组件与燃料供应、建成并下水,这种目标至少可以说是雄心勃勃。然而会场上无人提出质疑。业界形成的坚定共识是“我们必将实现”。
由于能源需求再度增长这一显而易见的事实,政治界和大型工业对核能支持度的急剧攀升。能源议题已从“未来最理想的能源体系是什么”转变为“明年我的企业该如何供电”。推动这一变革的公司实力雄厚、影响深远且资金充沛。微软、谷歌、亚马逊和OpenAI等企业已能从容阐述为何选择核能作为全天候清洁能源。全球最大的航运公司、造船厂和港口也将纷纷效仿。
认知转变
核动力航运促成了公众认知的再次转变。化石燃料难以被取代的部分原因在于,其价值链和物流体系养活了无数利益相关者。而核能的能量密度意味着它从未获得过如此深厚的隐性支持——全球全年铀燃料供应量(约6.9万吨)仅需一艘巴拿马型货轮即可完成运输,而此刻正有1.8万艘货轮在海上运输化石燃料。核动力船舶不仅使人们更加熟悉核能及其优势,更将重塑整个航运业格局。
劳氏船级社指出,由于核能的“变革性特质”,核动力船舶将“彻底改变基础设施并减少船只数量”。这类船舶航速预计可达现有船只的两倍,有望打入目前由航空运输主导的高价值货运市场。劳氏船级社表示:“我们能抢占部分空运市场,以更低成本实现运输,同时做到零碳排放。”
仅通过更快地运输更多货物,全球航运的核能升级被视为推动全球经济的又一因素——这有望吸引希望核能成功的强大经济参与者。
变革不可避免。海事部门已研究多种可能替代现有燃油的燃料——乙烷、甲烷、氨、生物燃料、甲醇、氢气、液化天然气、液化石油气等。但这些燃料在各方面都存在不足:比如能量密度低于燃油,船舶需配备更大燃料舱或只能缩短航程;需要更频繁的加注和更大型的储油设施,且并非所有港口都能提供。这些都会冲击现有贸易航线、基础设施及商业模式。而核能不仅能规避这些问题,从运营方角度看更能彻底避免燃料加注环节。
这类似于电动汽车与内燃机的比较吗?数据显示,一旦车主拥有过电动汽车,就很少会再回归内燃机汽车。凭借在性能、噪音、成本、维护、零部件、污染、燃料补充等方面的优势,电动汽车在实现汽车核心功能上已全面超越燃油版本。航运业同样认定,核动力船舶将成为前所未有的优质船舶,并正迫切推动其应用落地。
对外交流合作部 余少青 供稿
编译自国际核工程
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