最強(qiáng)移動(dòng)電源

2017年11月，中國核電、上海電氣、江南造船等五大公司宣布，計(jì)劃出資10億元，共同推進(jìn)海上浮動(dòng)核電站項(xiàng)目建設(shè)。12月，在上海舉辦的中國國際海事博覽會(huì)上，中船重工集團(tuán)公司公開展示了研發(fā)中的2萬噸級海洋核動(dòng)力平臺(tái)大比例模型，并發(fā)布相關(guān)宣傳資料。海上浮動(dòng)核電站這一“海上巨獸”正式進(jìn)入中國公眾視野。

漂浮在海上的“超級充電寶”

海上浮動(dòng)核電站是小型反應(yīng)堆技術(shù)與船舶工程技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)際就是將小型核電站建在船舶平臺(tái)上，使其變成一個(gè)能隨船靈活移動(dòng)的“超級充電寶”。

較之傳統(tǒng)陸上核電站，發(fā)展海上浮動(dòng)核電站的意義不僅在于節(jié)省陸地空間，更重要的是可以為偏遠(yuǎn)島嶼等陸上全域電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)提供可靠電源，以及為遠(yuǎn)洋作業(yè)的海上石油、天然氣開采平臺(tái)提供電力、熱能和淡水資源。在這些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，以浮動(dòng)核電站作為主要能源保障方式，相比于采用柴油發(fā)電或風(fēng)能、太陽能發(fā)電等，具有能源密度高、輸出穩(wěn)定、綜合保障能力強(qiáng)、全生命周期平均供能成本低等顯著優(yōu)勢。

首先是能源密度高。根據(jù)國外一些研究機(jī)構(gòu)的估算，一個(gè)重4.5克的核燃料顆粒所產(chǎn)生的能量與350千克石油或400千克煤炭或360立方米天然氣相當(dāng)；如果建設(shè)70兆瓦的風(fēng)電場需占用40平方千米土地或海面，則同等輸出功率的浮動(dòng)核電站只需占用約40平方米的移動(dòng)平臺(tái)。

其次是能源輸出穩(wěn)定。安裝在偏遠(yuǎn)海島上的柴油發(fā)電機(jī)需要經(jīng)常補(bǔ)充燃料，燃料需要從大陸用船舶海運(yùn)，如果遭遇海上惡劣天氣，運(yùn)輸船舶停航，就會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電站停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而風(fēng)能和太陽能則更容易受天氣等因素左右而無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的能源輸出。

第三是綜合保障能力強(qiáng)。海上浮動(dòng)核電站不僅具有基礎(chǔ)的發(fā)電功能，而且可以根據(jù)需要加裝供熱和海水淡化等功能模塊。這是因?yàn)椋环矫嫫h(yuǎn)海島地區(qū)除了需要電力保障之外，往往也同時(shí)需要熱力和淡水保障；另一方面核電站輸出的電能一般只占反應(yīng)堆熱能的20%—25%，因而可將剩余的大量熱能對外輸出或用于蒸餾海水制備淡水。這既延展了核電站的任務(wù)范圍，提升了系統(tǒng)的綜合效能，又徹底解決了一些偏遠(yuǎn)海島的缺水難題。

海上浮動(dòng)核電站的前世今生

早在1963年，美國馬丁·馬麗艾塔公司就為美國軍方設(shè)計(jì)了MH-1A發(fā)電裝置，安置在第二次世界大戰(zhàn)期間建造的“自由號(hào)”輪船上，為缺電的巴拿馬運(yùn)河區(qū)供電，成為世界上第一座軍民兩用浮動(dòng)核電站。MH-1A從1968年工作到1975年，后來因運(yùn)行費(fèi)用過高及軍隊(duì)反應(yīng)堆計(jì)劃的終止而退役。30年之后的2001年，俄羅斯海軍將一艘退役的1141型核動(dòng)力情報(bào)船“烏拉爾”號(hào)改造成浮動(dòng)核電站，部署于俄太平洋艦隊(duì)母港符拉迪沃斯托克。這座屬于“廢物利用”性質(zhì)的浮動(dòng)核電站于2008年報(bào)廢解體。

世界首座全新設(shè)計(jì)的多功能浮動(dòng)核電站（FNPP）是俄羅斯原子能公司于2007年開工建造的20870型“羅蒙諾索夫院士”號(hào)。該平臺(tái)于2010年在位于俄羅斯圣彼得堡的波羅的海造船廠下水，經(jīng)過漫長的舾裝作業(yè)后，于2018年年初開始測試。該浮動(dòng)核電站長144米，寬30米，排水量2.15萬噸，配備2座KLT- 40S型反應(yīng)堆，設(shè)計(jì)發(fā)電能力80兆瓦，海水淡化能力10萬—40萬噸/天。它可以滿足20萬人口城市的電力供應(yīng)。目前俄羅斯計(jì)劃建造7艘這種型號(hào)的浮動(dòng)核電站，旨在解決該國遠(yuǎn)東和北極一些沿海偏遠(yuǎn)地區(qū)的大型礦產(chǎn)資源開發(fā)企業(yè)和軍事基地等的能源供給問題。

除俄羅斯之外，近年來法、美、韓等國也紛紛提出本國的浮動(dòng)核電站計(jì)劃。

法國艦艇建造局基于艦船核動(dòng)力裝置技術(shù)，提出了Flexbule可潛式核電站概念方案。Flexblue核電站是一個(gè)膠囊狀的設(shè)施，它長100米，直徑12—15米，重1.2萬噸，計(jì)劃安置在水面下100米的海床上。每個(gè)“膠囊”可提供50—250兆瓦電力，能為10萬—100萬人口城市供應(yīng)電能。

2014年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的由雅各布·布翁焦?fàn)栔Z（Jacopo Buongiorno）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與來自威斯康星州立大學(xué)和芝加哥橋梁和鋼鐵公司的研究人員一起，開發(fā)設(shè)計(jì)了一款新的海上浮動(dòng)核電站（OFNP）。該核電站安裝在一個(gè)浮動(dòng)式甲板上，采用圓柱形設(shè)計(jì)的平臺(tái)能夠規(guī)避海底地震、海嘯、波浪和風(fēng)的載荷影響，從而更好地保護(hù)反應(yīng)堆。此外為應(yīng)對恐怖襲擊威脅，專門加強(qiáng)了對飛機(jī)撞擊和船舶碰撞的防護(hù)。該電站輸出功率45兆瓦，設(shè)計(jì)壽命60年。

韓國開發(fā)的GBS式浮動(dòng)核電站方案采用混凝土重力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為反應(yīng)堆容器和支持結(jié)構(gòu)，電站設(shè)施采用模塊化設(shè)計(jì)，發(fā)電能力90—100兆瓦，還具備40 000噸/天的海水淡化能力。

安全高效的核動(dòng)力能源平臺(tái)

歷史上，蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故和日本福島核事故給世人留下了可怕的記憶，因此對于核能利用，安全性始終是公眾關(guān)注的一個(gè)核心問題。與陸上核電站相比，海上浮動(dòng)核電站可能面對海嘯、船舶撞擊等外力威脅，安全環(huán)境更為復(fù)雜。不過可喜的是，得益于多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的綜合運(yùn)用，我國規(guī)劃中的自主技術(shù)海上浮動(dòng)核電站項(xiàng)目將具有非常高的安全性。

據(jù)報(bào)道，我國目前海上浮動(dòng)核電站反應(yīng)堆主回路采用了先進(jìn)的一體式設(shè)計(jì)，堆芯、主泵、蒸汽發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等被整合于一個(gè)鋼制容器內(nèi)。這一設(shè)計(jì)既減小了反應(yīng)堆的體積和重量，方便安裝和拆卸，而且大大降低了主回路管道破損導(dǎo)致冷卻劑泄漏進(jìn)而導(dǎo)致堆芯損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，該反應(yīng)堆還實(shí)現(xiàn)了滿足第三代核電安全標(biāo)準(zhǔn)的“非能動(dòng)”停堆技術(shù)，一旦發(fā)生事故，反應(yīng)堆可在無需外力干預(yù)的條件下通過重力和自然循環(huán)排出余熱，從而有效避免福島核事故中出現(xiàn)的由于應(yīng)急電力中斷導(dǎo)致的堆芯熔毀，大大提升了反應(yīng)堆的安全性。

在具體建造中，該海上核電站的堆芯布置在船舶的水線以下，即使出現(xiàn)最嚴(yán)重的核事故，堆芯也會(huì)迅速被海水淹沒，從而保證反應(yīng)堆的安全。

盡管發(fā)展海上浮動(dòng)核電技術(shù)難度大，研制建造周期長，一次性投資需求較大，但從全生命周期看，它所能創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是十分可觀的。

據(jù)專家估算，一座海上浮動(dòng)核電站造價(jià)約在30億人民幣左右，建成之后，每天可生產(chǎn)約600兆瓦·時(shí)電力和10萬噸淡水，在40年使用期內(nèi)，它產(chǎn)生的效益將近200億。隨著我國南海島礁建設(shè)和油氣資源開發(fā)的不斷推進(jìn)，如果在南海區(qū)域建造部署20座海上浮動(dòng)核電站，將有望徹底破解制約南海建設(shè)發(fā)展的電力和淡水資源短缺的瓶頸問題，從而有力推進(jìn)整個(gè)南海區(qū)域的商業(yè)開發(fā)和國防建設(shè)。

未來，海上浮動(dòng)核電站將助力中國向著“海洋強(qiáng)國”的目標(biāo)加速邁進(jìn)。