導(dǎo)讀 2011年發(fā)生的日本福島核事故令各國重新評(píng)估核電的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也引發(fā)了關(guān)于核電應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)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(hào)已經(jīng)研制成功，預(yù)計(jì)將于2019年夏天投入使用。

浮動(dòng)式核電站是指將核動(dòng)力裝置及發(fā)電裝置安裝在海洋浮動(dòng)平臺(tái)上，可在不同海域靈活部署并提供能源供給。浮動(dòng)式核電站能夠同時(shí)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(yuǎn)地區(qū)、孤島等的特殊能源需要，具有靈活性強(qiáng)、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(hào)和麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)的小型海上核電站（OFNP）為主。

“羅蒙諾索夫院士”號(hào)浮動(dòng)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(tái)，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(tái)的機(jī)動(dòng)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(gè)海域重新部署到另一個(gè)海域；另外，船型平臺(tái)能夠以較低的船體建造費(fèi)用提供最經(jīng)濟(jì)的開發(fā)方案，建造技術(shù)相對(duì)成熟。

這座浮式核電站其實(shí)就是一艘生產(chǎn)核電的船舶，長144米、寬30米、高10米，重達(dá)21500噸。船舶上裝配有兩座35兆瓦的改良型KTL-40反應(yīng)堆，年發(fā)電量達(dá)7萬千瓦，壽命約為40年。每10到12年進(jìn)行一次徹底檢修，并清理船上儲(chǔ)存的核廢料?！傲_蒙諾索夫院士”號(hào)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(jìn)系統(tǒng)，自身沒有動(dòng)力，需要依靠牽引將船舶送到指定地點(diǎn)。

“羅蒙諾索夫院士”號(hào)浮動(dòng)式核電站在建成后首先被運(yùn)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(jìn)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(tái)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(yùn)營浮動(dòng)核電站和世界上最北端的核裝置。此外，俄羅斯還計(jì)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(dòng)式核電站。

與“羅蒙諾索夫院士”號(hào)浮動(dòng)式核電站不同，麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)的小型海上核電站（OFNP）采用的是圓筒形平臺(tái)。圓筒型平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，無需轉(zhuǎn)塔就能很好的適應(yīng)風(fēng)、浪、流對(duì)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(qiáng)度大為改善，安全性明顯提高；平臺(tái)重心相對(duì)較低，同時(shí)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(tái)在波浪上的跨距短，可顯著減小波浪彎矩，同時(shí)降低疲勞載荷；平臺(tái)的布置空間充裕，各功能艙室均圍繞反應(yīng)堆布置，空間利用率高，工藝流程順暢。缺點(diǎn)是在建造和靠泊碼頭時(shí)對(duì)船塢和碼頭的要求相對(duì)較高，建造工藝與普通船型相比更為復(fù)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(jī)停機(jī)坪，核反應(yīng)堆（300兆瓦或1,100兆瓦機(jī)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(qiáng)安全性，且使整體結(jié)構(gòu)低重心增加穩(wěn)定性。反應(yīng)堆堆芯和相關(guān)的關(guān)鍵部件容納在反應(yīng)堆壓力容器（RPV）內(nèi)。每隔12至48個(gè)月，將乏燃料組件提起，并將新鮮燃料插入反應(yīng)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(yīng)堆堆芯的冷卻問題，小型海上核電站（OFNP）將反應(yīng)堆堆芯和蒸汽發(fā)生器浸入反應(yīng)堆壓力容器（RPV）內(nèi)的新鮮蒸餾冷卻水中。如果冷卻泵的運(yùn)行中斷，則冷卻水通過浸沒在海水中的輔助熱交換器被動(dòng)地流動(dòng)。如果出現(xiàn)更嚴(yán)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(jìn)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(jìn)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(gè)方面，比如系泊系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、建筑在海嘯中的穩(wěn)定性等。麻省理工學(xué)院的Buongiorno教授稱預(yù)計(jì)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(yīng)用的方式，不僅能夠遠(yuǎn)離人群降低潛在危險(xiǎn)，更能解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題，同時(shí)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(yīng)用也引起了環(huán)保人士的擔(dān)憂，其安全性風(fēng)險(xiǎn)仍確實(shí)存在。我國同樣計(jì)劃將來建立小型浮式核電站，供電南海偏遠(yuǎn)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

轉(zhuǎn)載請注明：北緯40° » 美俄浮動(dòng)式核電站發(fā)展概況