美國(guó)船級(jí)社 (ABS) 發(fā)布了一份新報(bào)告《通往低碳未來(lái)液化天然氣運(yùn)輸船核動(dòng)力船舶概念設(shè)計(jì)之路》，以應(yīng)對(duì)海上核技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。這份 14 頁(yè)的報(bào)告探討了先進(jìn)核技術(shù)在海上應(yīng)用的潛力，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)液化天然氣 (LNG) 運(yùn)輸船上的小型模塊化反應(yīng)堆 (SMR) 進(jìn)行了研究。
ABS 和 Herbert Engineering Corporation (HEC) 模擬了高溫氣冷反應(yīng)堆 (HTGR) 對(duì) 145,000 立方米液化天然氣運(yùn)輸船的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和排放的變革性影響。ABS 表示，這項(xiàng)研究旨在幫助行業(yè)更好地了解核推進(jìn)的可行性和安全性影響，并支持未來(lái)的開發(fā)項(xiàng)目。
它提供了有關(guān)核動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船的熱量和能量管理、屏蔽、重量分布和其他設(shè)計(jì)特征的信息。ABS 指出：“這將有助于識(shí)別設(shè)計(jì)問(wèn)題，為未來(lái)的規(guī)則制定提供參考。”該研究還發(fā)現(xiàn)，HTGR 技術(shù)可以提高運(yùn)輸速度，并實(shí)現(xiàn)零排放運(yùn)營(yíng)。也不需要加油，盡管 HTGR 技術(shù)大約每六年需要更換一次。
研究表明，核動(dòng)力液化天然氣運(yùn)輸船將具有特定的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，反應(yīng)堆位于船尾，電池位于現(xiàn)有船舶燃料箱位置的前方，船體加固。鑒于設(shè)計(jì)限制，HTGR 技術(shù)僅適用于較大的液化天然氣運(yùn)輸船。
本研究的主要結(jié)論是：
核能是大幅減少航運(yùn)排放的理想手段，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，公眾認(rèn)知和國(guó)際法規(guī)方面仍存在重大障礙。
商船使用核電可以顯著提高船舶的運(yùn)輸能力。
可用于船舶推進(jìn)的先進(jìn)核技術(shù)的成熟度較低。因此，本研究提供的細(xì)節(jié)水平僅限于從陸地應(yīng)用設(shè)計(jì)中獲得的工程信息，用于工程假設(shè)和未來(lái)設(shè)計(jì)優(yōu)化的建議。
模塊化反應(yīng)堆理念對(duì)船舶設(shè)計(jì)施加了重大限制。模塊化概念規(guī)定每個(gè)反應(yīng)堆的最大 SMR 功率輸出固定，與其核心的設(shè)定壽命相對(duì)應(yīng)。雖然可以在較低的恒定功率水平下運(yùn)行 SMR，但其核心的使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。這可能會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆的壽命終止與船舶的標(biāo)準(zhǔn)干船塢時(shí)間表不一致，從而帶來(lái)大量額外的運(yùn)營(yíng)成本。這意味著 SMR 更適合每種船型的少數(shù)幾種尺寸(主要是大型船舶)。
核電站能夠承受船舶運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)引起的更高加速度，因此可以為整體設(shè)計(jì)提供靈活性。雖然將核電站置于船中部具有顯著的安全優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于油輪和液化天然氣運(yùn)輸船等特定船舶類型而言，船中部位置并不可行，或者會(huì)嚴(yán)重影響載貨能力。
如果核電站設(shè)備和燃料的生命周期與船舶的壽命一致，那將是有利的。獲得合適的造船廠或其他支持設(shè)施以及拆除反應(yīng)堆的挑戰(zhàn)是主要問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法是在設(shè)計(jì)階段解決這些問(wèn)題。
出于安全考慮，核動(dòng)力船舶所需的冗余度可能比傳統(tǒng)動(dòng)力船舶更高，這會(huì)導(dǎo)致性能下降。
未來(lái)設(shè)計(jì)迭代的多個(gè)層面都存在優(yōu)化的機(jī)會(huì)。
10 月初，ABS 在與愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (INL) 聯(lián)合舉辦的核工業(yè)領(lǐng)袖論壇上推出了業(yè)界首部針對(duì)浮動(dòng)核電站的綜合規(guī)則。2021 年，美國(guó)能源部 (DOE) 已授予 ABS 一份合同，以研究在商用船舶上采用先進(jìn)核推進(jìn)系統(tǒng)的障礙。
