據英國能源技術公司CORE POWER稱,英國交通運輸部(DfT)下屬機構英國海事和海岸警衛隊(UKMCA)已確定核動力商船立法通過的目標日期,按照當前計劃,核動力商船法規將于2022年11月22日生效。該法規將把《1974年國際海上人命安全公約》(“SOLAS”)附則第VIII 章同《核動力商船安全規則》(A.491.XII 號決議)一起轉換爲英國法律。CORE POWER首席執行官Mikal Boe表示:“這是海上新型核能監管發展的一個重要裏程碑。”
UKMCA在2021年與英國海事領域相關各方進行了廣泛磋商,並得出結論:“今後10年,人們對核動力船舶的需求將日益增長,而對大型遠洋船舶應用核動力推進的興趣也將越來越大。”盡管核能在船上的應用已有幾十年的曆史,但大衆對其仍然存在安全、成本方面的擔憂。能源技術研究所(Institute for Energy Technology) 首席工程師Robert McDonald表示:“‘核’字在不同的受衆眼裏有不同的含義,並不是每個人看到‘核’字都能産生和我一樣的積極聯想。因此,制定必要的法規並且改善全社會對于核動力船舶的接受度至關重要。”
在這方面,英國的核動力商船立法或許能成爲一個良好的起點。而且,近年來,在船舶脫碳需求的推動下,海事界加大了對于新型核能應用的研究探索,一些技術公司正在試圖開發安全可靠的解決方案,爲現代核能技術在商船上的應用帶來了更多希望。
● 船用原子能電池
2020年9月,CORE POWER宣布正在研發船用m-MSR(船用熔鹽反應堆)原子能電池,這種模塊化的反應堆裝置尺寸爲3.5×3.5×7.5米,重 450噸,可以在工廠控制的條件下生産,不僅能夠爲大型電動船(如VLCC、VLOC等)提供充足、可靠的能源(續航能力長達30年),而且還可以用來提供綠色電力以便快速大量生産合成電子燃料,例如用于小型船舶的綠氨。首個m-MSR原型將在2025年開始試運行。
據CORE POWER稱,這款m-MSR裝置使用的是加入了“熱”裂變材料的非常熱的氟化物或氯化物鹽形式的流體燃料,而不是傳統壓水反應堆(PWR)中使用的固體燃料棒。核反應堆如果喪失冷卻劑就可能造成災難性的後果,這也是傳統核能在公衆眼裏形象欠佳的一大原因。然而,在m-MSR原子能電池中,燃料就是冷卻劑,而冷卻劑也就是燃料,所以冷卻劑不會丟失,因此安全很有保障。
圖源/CORE-POWER
去年5月,新加坡集裝箱船運營商X-Press Feeders投資了CORE- POWER。
2020年11月,由比爾蓋茨創立的核能創新公司TerraPower宣布將與CORE-POWER、法國核材料處理專家Orano以及美國南方電力公司(Southern Company)合資成立一家新公司,在美國開發熔鹽反應堆原子能技術。
● 钍動力船舶
2022年4月,全球知名船舶設計公司烏斯坦推出了世界第一艘钍動力船舶設計“Ulstein Thor”,該船長149米,集補給、科考、救助功能(3R)于一體,並且采用钍基熔鹽反應堆系統,能夠産生大量清潔、安全的能源,如同一個移動的海上“充電站”,能夠爲其他船舶提供充電服務。
圖源/Ulstein
其工作原理是將钍溶解成液態鹽,引起連鎖反應,産生蒸汽驅動渦輪機,生成大量清潔電力。然後,電池動力船舶可以通過這一“浮動發電站”在世界任何地方充電,有效地將近海電池革命轉移到深海作業。
Robert McDonald非常看好這種船用钍基熔鹽反應堆,他指出:“小型模塊化反應堆是一種功率輸出爲10-300 MWe的核反應堆,它們高效、易于安裝——通常在工廠建造,最後10%在現場組裝,易于擴展、安全(移動部件非常少且幾乎零維護),並且與其他可再生能源不同,占地面積非常小。”他還表示,钍基熔鹽反應堆幾乎不需要加油——每隔3到7年才從反應堆中取出鹽(取決于其規格)。這意味著無需加油、無需定期停靠,可以根據具體任務量身定制操作窗口,不用受限于船舶的油箱容量。對于拖網漁船、郵輪、集裝箱船或補給船而言,一扇通往充滿機遇的新世界的大門即將打開。他進一步補充道,任何海上反應堆都將位于一個密封、獨立、內襯鉛的艙室內,如果電力中斷,它們會自動關閉,即使在最壞的情況下,例如船舶碰撞或沉沒,也沒有理由預期會發生輻射泄漏或溢出。
● 核能吸引力越來越強
目前確實有一些公司探索在漁船和郵輪等船型上應用核動力。丹麥核能公司Seaborg計劃在2025年部署首批浮式核動力駁船,可以支持電網、補充其他可再生能源並用于海上和陸上工業。郵輪公司Storylines也表示考慮將在未來的郵輪上應用核動力。還有一家拖網漁船公司聯系到能源技術研究所,表示有意向采用熔鹽反應堆爲其捕蝦船隊提供動力。
去年,三星重工宣布已與韓國原子能研究所(KAERI)合作開發核動力船舶,計劃進軍基于熔鹽反應堆的浮動核電站和核動力船舶市場。今年上半年,三星重工又與Seaborg開始合作,共同開發基于Seaborg 緊湊型熔鹽反應堆的浮動核電站。雙方合作內容包括開發制氫廠和制氨廠,因爲上述緊湊型熔鹽反應堆據稱可提供穩定、清潔和安全的電力,目的是制造和銷售能夠停泊在工業港口並連接到陸上電網的一站式發電廠。
美國對于核能推進技術在商船上的應用潛力也十分關注。近幾年,美國能源部(DOE)提供了大量資金支持核反應堆技術的海上商業應用開發項目。日前,DOE授予一家美國機構一份80萬美元的合同,將研究在商船上應用核動力推進技術所面臨的挑戰。該機構將開發各類用于海上應用的先進反應堆技術的模型,能源部國家反應堆創新中心(NRIC)將提供先進的反應堆框架,幫助開展海上核能應用示範。