海上浮動核電站發展現狀及政策標準

鄒樹梁，葛 馨，黃 燕

(1.南華大學 核設施應急安全作業技術與裝備湖南省重點實驗室，湖南 衡陽 421001；2.南華大學 核能經濟與管理研究中心，湖南 衡陽 421001)

0 引 言

海上浮動核電站，是利用海上浮動平臺（如船舶）建造的可移動的核電站，又稱海上漂浮核電站（floating nuclear power plant，FNPP）[1]。它既有核反應堆又有發電系統，是一個移動式海上平臺。因其靈活性，可以在不同的海域靈活部署以達到能源供給。有助于礦產資源的開發，可以為沿海地區緊急供電，對偏遠島嶼軍民生產生活具有積極作用[2]。

嚴格來說，海上浮動核電站屬于小型堆，應具有小型堆成熟的技術和環保、經濟、高效的特點。可以為偏遠島嶼和資源匱乏的區域提供能源供給，保障海洋能源。國際原子能機構（IAEA）定義小型堆為電功率300 MW 以下的小型機組[3]。中小型反應堆的類型有：輕水堆、高溫氣冷堆、液態金屬反應堆和熔鹽堆。其中小型堆的代表堆型是輕水堆。目前，小型堆已成為世界各核電強國的研發熱點，是開發應用國際核能的新趨勢。

1 海上浮動核電站發展現狀

1.1 國外海上浮動核電站發展現狀

鑒于目前國外的發展狀況，海上浮動核電站主要有以下4 種類型[4-6]：圓柱式（Spar type）、重力座底式（GBS type）、駁船式（Barge type）、下沉式（Submerged type），如表1 所示。

表 1 國外海上浮動核電站主要類型Tab.1 Main types of offshore floatingnuclear power plants

美國于20 世紀50 年代首次設想建設海上浮動核電站，并建立了第1 座海上浮動核電站（見圖1）。于1963 年在 “斯特吉斯” 號駁船上安裝了核發電系統，1967 年投入使用，1968-1976 年間為提供充裕的電能， 減輕運河的通行任務其使用于巴拿馬運河。1976 年該船因維護成本昂貴的原因，逐漸被停止使用，2014 年，該船正式宣布退役。2018 年，其被拆除處理完畢。

圖 1 美國 “斯特吉斯” 號浮動核電站Fig.1 US Sturgis floating nuclear power plant

2014 年，麻省理工大學提出了一種新型的深海海上核電平臺，即圓筒形浮動核電平臺。該裝置具有圓柱形狀，通過多點系泊系統，將核反應裝置安裝在艙內，固定在海中。它可以保障系泊設計，安全性強，適用于深水。

俄羅斯原子能專家委員會1993 年提出建設海上浮動核電站平臺的建議，以解決遠東等區域的能源供應問題，以滿足北極天然氣開掘方面的電力需求。原子能委員會于2001 年宣布了該計劃的實施，技術研發團隊在核電破冰技術積累的基礎上開展了關鍵技術研發。2007 年，“羅蒙諾索夫院士” 號核電站開始建設（見圖2）。

圖 2 俄羅斯 “羅蒙諾索夫院士” 號核電站Fig.2 Russian "Lomonosov" nuclear power plant

法國DCNS 公司提出了Flexblue 浮動核電站的概念設計，它可以在水下利用核能進行發電，具有模塊化的特征。該計劃與AREVA-TA 和CEA 合作，并借鑒潛艇的設計理念。該平臺由水面船舶運輸到工作海域，并放置在距離海岸幾千米70 m 深的海床上。該平臺的優點是可以避免波浪和臺風等惡劣的海洋環境條件。

韓國提出了重力座底式的海洋核電平臺這一概念（GBS）。將浮船塢型鋼筋混凝土結構用作核動力發電裝置的承載平臺，可以很好地減小地震的影響。該海洋核電概念的類型處于陸上和海上核電站之間，可以部分減輕惡劣海洋條件對其載體造成的影響，但目前仍不能很好避免海嘯的影響。

1.2 我國海上浮動核電站發展現狀

我國的海上浮動核電站已處于起步階段，近年來，中核集團、中廣核集團等核電企業都不同程度在研發和推廣小型核反應堆。目前，我國的海上浮動核電站處于初始建設階段，雖起步相對于國外其他國家較晚，但在大功率船舶和島礁海水淡化領域、沿海島礁等提供電力供應、石油鉆探等方面已形成共識。

2005 年，中國海洋石油總公司呼吁并組織實施海上核電站，解決渤海重油開采的能源需求和華南地區油氣資源的開發問題。2007 年，中國核動力設計研究院以ACP100 為基礎，提出了ACP100S[2]，并開展了一系列研發和測試工作。2010 年，AP1000 成為中核集團的重點科技專項，其分為陸上和海上小型堆2 種類型。

2015 年，國家發展和改革委員會正式將海洋核動力平臺ACPR50S 納入到能源科技創新 “十三五” 規劃中[9]。初步設計工作于2017 年啟動，預計2020 年建成發電。為了保障部分偏遠島嶼的天然氣和石油的供電需求，中核集團在2016 年著手建設我國第1 座海上浮動核電站。2017 年，國防科工局領導指出，將在今后的5 年間，大力發展我國海上浮動核電站的建設，保障近海的電力穩定。

針對渤海稠油油田熱開采所需要的熱能和電力的需求，中核集團中國核動力院聯合中國船舶及海洋工程設計研究院，開展了ACP25S 和ACP100S 小型堆的論證工作[2]，以適應海上油田的開發，增強其適用性。

2 國外海上浮動核電站政策標準研究現狀分析

海上浮動核電站雖具有高效、環保、安全等不可比擬的優點，但其進一步應用發展會面臨多方面的問題。海上浮動核電站的建造需要考慮諸多因素，針對安全和應急、設備設計和建造、運行和監管等多個方面，急需建立相關的政策標準規范。

總的來說，通過大量文獻調研發現，針對海洋核動力平臺，國際上相關法規標準并未健全，我國也未出臺相關的法規標準體系。國際上針對海上浮動核電站的建設有總體指導和相關要求的只有《不擴散核武器條約》和《聯合國海洋法公約》。除此之外，其他還沒有針對其頒發相關政策標準[8]。N.S.Khlopkin,P.Zotov在介紹俄羅斯民用核動力船舶發展的歷史基礎上，論述了核動力船舶的可靠性、安全性和生態清潔性，強調了建立核動力商船國際公認的標準、規則和安全操作規范的必要性。現階段，浮動式核電站的設計依據主要有《IMO 核動力商船安全規范》、《海上浮式裝置入級規范》、《海上移動平臺結構狀態動態評價及應急指南》、《海上移動平臺入級規范》等相關規范，并參考俄羅斯的相關規范標準[9-10]。2013 年，IAEA 發布了《可移動核電站法律、機制問題》的研究報告，針對船裝移動核電站的一些法律法規、政策標準進行研究，對其適用性進行分析得出，船裝可移動核電站因自身建設構造和所處環境的不同，在某些時候，會產生某些技術方面的問題[11-12]。

2.1 俄羅斯相關政策標準

俄羅斯 “羅蒙諾索夫院士” 號核電站是世界上首座已出海作業的海上浮動核電站。與其有關的政策標準，對我國海上浮動核電站的建設具有指導和借鑒作用。《核動力船舶及浮動裝置入級與建造規范》是俄羅斯船級社規范文件，該文件針對核動力船舶等入級檢驗，細致全面地作出了規定[13]。

俄羅斯海上核動力浮動核電站的相關政策標準可分為3 個層級[14-15]，如表2 所示。

各層級相互協調、相互聯系，共同構成了俄羅斯核動力浮動核電站的政策標準體系。各個層級的主要組成部分如圖3 所示。其中，低層級的國家或企業各部門頒布的非強制性國家標準和企業標準中，聯邦標準和規范89 個，核動力艦船相關安全指南5 個[9]，核動力艦船相關標準和規范8 個[10]，如圖4 所示。

2.2 國際原子能機構相關政策和標準規范

國際原子能機構所制定的安全標準是各締約國根據相關國際公約來評價其遵循情況的強有力的工具之一。其包括安全基本法則、安全要求、安全導則、應急響應系列等，如圖5 所示。這些適用于國際原子能機構的各項業務，同時也適用于海上浮動核電站的安全標準，以應對突發的海洋事件，起到應急的作用。

表 2 俄羅斯海上核動力浮動核電站政策標準層級Tab.2 Russian marine nuclear power floating nuclear power plant policy standard level

圖 3 俄羅斯海上核動力浮動核電站政策標準組成Fig.3 Russia's nuclear nuclear power floating nuclear power plant policy standards

圖 4 俄羅斯監察局核動力艦船安全標準規范和安全指南Fig.4 Russian inspectorate nuclear powership safety standard specification and safety guide

圖 5 國際原子能機構安全標準Fig.5 IAEA safety standards

IAEA 安全基本法則的目的是確定基本安全目標、安全原則和安全概念，這些是構成原子能機構安全標準及其安全相關計劃的基礎。詳細闡述了基本安全目標的10 項相關安全原則，并簡要介紹了其目的。基本安全目標適用于所有造成輻射危害的情況。IAEA 安全要求包括核與輻射應急的準備和響應、設施和活動的安全評定、放射性廢物的處置前管理、設施和活動的管理系統、 核或放射緊急情況的應急準備與響應、IAEA 促進安全的政府、法律和監管框架等7 個方面。分別對各方面在范圍、制度和職能方面進行了詳細說明。IAEA 安全導則針對核或輻射應急準備與響應準則、涉及放射性物質運輸事故的應急響應的計劃和準備、攝入放射性核素引起的職業照射評估、職業輻射防護這幾個方面，從范圍、要求等方面進行了介紹。IAEA 應急響應系列從核或輻射緊急情況下的公眾信息溝通和研究堆應急響應程序兩方面進行了闡述。這些文件對海上浮動核電站安全標準體系的構建都具有指導意義。

3 我國海上浮動核電站發展前景分析

3.1 明確發展需求，細化規則制定

為應對海洋環境惡劣、引發核事故的外部偶發事件多、監測與應急手段受限、放射性后果預測不確定性大、海上應急救援難度大等關鍵問題，建設和發展海上浮動核電站具有重要意義。可以對偏遠的島嶼進行海水淡化，為周邊的城市提供能源。可以不用像陸上核電站一樣考慮核電廠的選址和周邊人口遷移的問題。針對臨海國家和海洋面積眾多的國家具有很好的應用前景。我國應根據自身的特點，明確發展需求，進一步細化我國海上浮動核電站的具體規則，在安保設施、應急能力和環境的適用性等方面定制具體目標需求，構建適用于我國海上浮動核電站的安全標準體系。

3.2 借鑒美俄相關成熟技術，深化國際合作

俄羅斯作為建立首座海上浮動核電站的國家，在其成熟的艦船核動力技術的基礎上，“羅蒙諾索夫院士” 號浮動核電站完成設計與建造，并在俄核動力破冰船上長期使用。目前專為北極和遠東地區供電的“羅蒙諾夫號院士” 號已經出海，主要是為偏遠的工業企業、海上油氣平臺和港口城市提供電力。計劃于2019 年投入試運行，取代比利比諾（Bilibino）核電站，成為世界上最北端的核電站。

美國模塊化技術逐漸成熟，并有快速發展的趨勢，可以為海上浮動核電站的反應堆提供更加高效可靠的技術支撐。同時要把握和關注其他浮動式核電站的設計，把握其先進性、可行性、經濟性等。

3.3 維護海洋權益，建設海洋強國

近年來，我國對海洋權益的重視度逐步增加。與此同時，我國的海洋權益也受到其他國家的侵犯。例如，美國一再以 “航行自由” 為借口進行南海挑釁，侵犯我國海洋主權。建設海上浮動核電站，可以更好地維護我國的海洋權益，更好地發展我國能源強國戰略，提升我國的國際地位。

為更好地建設海洋強國，維護國家利益，保障我國海洋周邊的海洋資源不被其他國家開采和掠奪。海上浮動核電站在海水淡化和能源供給方面有著舉足輕重的作用，建造并發展海上浮動核電站可以提升周邊島嶼居民的生活水平，更有利于守護我國海疆。在當前全球能源發展形勢下，基于我國海洋強國戰略背景，建造和發展海上浮動核電站具有一定的價值。

4 結 語

海上浮動核電站是核電工程和海洋工程的結合。其選址條件相對寬松，經濟性較強，有抵御自然災害和事故的天然優勢，未來將具有很好的應用遠景。到現在為止，全世界與海上浮動核電站有關的政策標準極其不完善，法律法規還未成熟，都還在初步建立階段，使得其發展受限。國際原子能機構已經開展相關研究，俄羅斯也制定了管理監管體系和相關標準規范。我國在海上浮動核電站的建造方面還處于起步階段，在監管和運營方面具有很大的不確定性，未建立相關的成熟標準體系。因此，建立海上浮動核電站相關標準體系顯得尤為重要。我國需要統籌海上浮動核電站技術標準需求，從而解決設計、建造、運營等多方面的問題，從而更好地解決海上發電、海水淡化等問題。