導讀 2011年發(fā)生的日本福島核事故令各國重新評估核電的風險，同時也引發(fā)了關(guān)于核電應用新的思考。如果將核電站置于無人的廣袤大海上，能否降低再次出現(xiàn)泄漏的風險呢？俄羅斯、美國、中國等多國就一直致力于研究建造海上浮式核電站，截止到目前，世界上首艘浮式核電站——俄羅斯的“羅蒙諾索夫院士”號已經(jīng)研制成功，預計將于2019年夏天投入使用。

浮動式核電站是指將核動力裝置及發(fā)電裝置安裝在海洋浮動平臺上，可在不同海域靈活部署并提供能源供給。浮動式核電站能夠同時提供電、熱、淡水和高溫蒸汽等多種產(chǎn)品，可滿足區(qū)域供電、區(qū)域供熱、海上石油開采、化工、極地或偏遠地區(qū)、孤島等的特殊能源需要，具有靈活性強、用途廣泛的特征。目前國外典型的浮式核電站以俄羅斯的“羅蒙諾索夫院士”號和麻省理工學院設(shè)計的小型海上核電站（OFNP）為主。

“羅蒙諾索夫院士”號浮動式核電站由俄羅斯原子能公司在圣彼得堡建造。該型浮式核電站采用船型平臺，擁有寬闊的甲板面積和裝載能力，便于布置各種核電生產(chǎn)設(shè)施，在各功能艙室劃分和布局上具有明顯優(yōu)勢；其次，船型平臺的機動性好，可以方便的從建造場地轉(zhuǎn)移到作業(yè)區(qū)域，也很容易從一個海域重新部署到另一個海域；另外，船型平臺能夠以較低的船體建造費用提供最經(jīng)濟的開發(fā)方案，建造技術(shù)相對成熟。

這座浮式核電站其實就是一艘生產(chǎn)核電的船舶，長144米、寬30米、高10米，重達21500噸。船舶上裝配有兩座35兆瓦的改良型KTL-40反應堆，年發(fā)電量達7萬千瓦，壽命約為40年。每10到12年進行一次徹底檢修，并清理船上儲存的核廢料。“羅蒙諾索夫院士”號需要69名船員來操作，可以為工廠節(jié)約45000噸的燃料或柴油，還可以為30萬人的生活供電。不過該浮式核電站尚未配置推進系統(tǒng)，自身沒有動力，需要依靠牽引將船舶送到指定地點。

“羅蒙諾索夫院士”號浮動式核電站在建成后首先被運到摩爾曼斯克裝載核燃料，之后將被拖到楚科奇自治區(qū)，最終進入Pevek市附近的北極地區(qū)，在那里將為海水淡化廠和石油鉆井平臺供電。在連接到電網(wǎng)后，它將成為迄今為止世界上唯一的運營浮動核電站和世界上最北端的核裝置。此外，俄羅斯還計劃制造至少7座浮式核電站，其他國家如阿爾及利亞、印度尼西亞、馬來西亞、阿根廷已經(jīng)表示，有興趣租賃這種浮動式核電站。

與“羅蒙諾索夫院士”號浮動式核電站不同，麻省理工學院設(shè)計的小型海上核電站（OFNP）采用的是圓筒形平臺。圓筒型平臺的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，無需轉(zhuǎn)塔就能很好的適應風、浪、流對船體的影響，各向可承受環(huán)境載荷的能力基本相同，總縱強度大為改善，安全性明顯提高；平臺重心相對較低，同時具有各向同性的慣性矩和較小的慣性半徑，從而具有更好的穩(wěn)性，也減少了普通船型結(jié)構(gòu)首部和尾部的縱搖，橫搖角度也較小，使整體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定；平臺在波浪上的跨距短，可顯著減小波浪彎矩，同時降低疲勞載荷；平臺的布置空間充裕，各功能艙室均圍繞反應堆布置，空間利用率高，工藝流程順暢。缺點是在建造和靠泊碼頭時對船塢和碼頭的要求相對較高，建造工藝與普通船型相比更為復雜。

小型海上核電站（OFNP）的整體結(jié)構(gòu)是直立的多層圓柱形，其中大部分是由水密艙壁隔開的隔間。上層設(shè)有生活區(qū)和直升機停機坪，核反應堆（300兆瓦或1,100兆瓦機組）及其相關(guān)的安全系統(tǒng)位于結(jié)構(gòu)低層的水密艙室內(nèi)，便于引入海水增強安全性，且使整體結(jié)構(gòu)低重心增加穩(wěn)定性。反應堆堆芯和相關(guān)的關(guān)鍵部件容納在反應堆壓力容器（RPV）內(nèi)。每隔12至48個月，將乏燃料組件提起，并將新鮮燃料插入反應器中。被移除的組件轉(zhuǎn)移到乏燃料池，該燃料池用以處理壽命期間從移除的所有燃料。

考慮到反應堆堆芯的冷卻問題，小型海上核電站（OFNP）將反應堆堆芯和蒸汽發(fā)生器浸入反應堆壓力容器（RPV）內(nèi)的新鮮蒸餾冷卻水中。如果冷卻泵的運行中斷，則冷卻水通過浸沒在海水中的輔助熱交換器被動地流動。如果出現(xiàn)更嚴重的問題，冷卻水從RPV內(nèi)部釋放到安全殼結(jié)構(gòu)中，并且海水可以進入安全殼周圍的空間。來自冷卻水的熱量將通過安全殼壁進入海水。海水自然流過結(jié)構(gòu)，因此能夠不斷更新，提供無限的冷卻源。

目前開發(fā)人員仍在研究小型海上核電站（OFNP）的各個方面，比如系泊系統(tǒng)的詳細設(shè)計、建筑在海嘯中的穩(wěn)定性等。麻省理工學院的Buongiorno教授稱預計第一批小型海上核電站OFNP可以在十五年內(nèi)部署。

總結(jié)

浮式核電站豐富了核電應用的方式，不僅能夠遠離人群降低潛在危險，更能解決偏遠地區(qū)的用電問題，同時相較于普通發(fā)電方式減少了二氧化碳的排放。不過浮式核電站的應用也引起了環(huán)保人士的擔憂，其安全性風險仍確實存在。我國同樣計劃將來建立小型浮式核電站，供電南海偏遠島嶼的設(shè)施，滿足供熱及海水淡化需求。

來源： 高端裝備產(chǎn)業(yè)研究中心

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