全壽命周期幾乎無需進(jìn)行燃料補(bǔ)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(yuǎn)洋商船使用核動力推進(jìn)研究

美國船級社（ABS）的最新研究顯示，在大型遠(yuǎn)洋商船上應(yīng)用核動力推進(jìn)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(jìn)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(jìn)的應(yīng)用模型，考察和推進(jìn)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(jìn)的現(xiàn)代核反應(yīng)堆技術(shù)在商用船舶推進(jìn)方面的潛力，以幫助業(yè)界更好地了解核動力推進(jìn)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(jìn)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(jìn)在減排和運行效率方面所具備的巨大潛力。核動力推進(jìn)能夠更容易地實現(xiàn)凈零排放的愿景，我們?nèi)缃裾�在為這一未來奠定基礎(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(jìn)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(qiáng)化安全性和效率，減少成本和浪費，并防止擴(kuò)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(jìn)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(jī)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(xì)認(rèn)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(jìn)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(fù)責(zé)研究在商業(yè)航運中使用核動力推進(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)的反應(yīng)堆框架以幫助建議如何進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jìn)、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(jī)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(jì)性、核資源可持續(xù)發(fā)展，以及防核擴(kuò)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(rèn)為，這些燃料與高效內(nèi)燃機(jī)、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(rèn)為核能在未來可以作為船舶推進(jìn)使用，而大型遠(yuǎn)洋船舶正是核動力推進(jìn)的最佳選擇。

C-Job指出，從長遠(yuǎn)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(dá)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(jìn)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(hù)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(dá)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(jì)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。