解密中國海上浮動核電站:可為偏遠島嶼供應能源

致力於升級海洋經濟、探索能源問題解決之道的中國正將目光投向海洋開發的又一重器——海上浮動核電站。這種小型的、可移動式的核電站將陸上核電站的縮小版安裝在船舶上，既可為偏遠島嶼供應安全、有效的能源供給，也可為遠洋作業的海上石油、天然氣開採平臺提供電力、熱力和淡水資源，有用電需求時將電站拉過來，不需要便可用船將電站拉走。

眼下這個國際公認的「海洋世紀」裡，海洋經濟已成為全球經濟發展的盛宴。沉睡在海底的戰略性資源，其分布之廣、品位之高、儲量之大，遠遠超乎人類現今的需求與想像。對於擁有18000多公里海岸線和300萬平方公裡管轄海域、多年蟬聯能源消費總量世界第一的中國而言，「藍色國土」的開發、利用與安全，與國家安全和長遠發展息息相關。海上浮動核電站，無疑是未來海上能源保障的重要選項。

提到海洋、核電站，很多人往往想到的還是其安全性。海上浮動核電站（也稱浮動堆）究竟安不安全？其實，離岸小型模塊化浮動堆的安全性優於目前在運的陸基核電站。首先，浮動堆功率較小，設計上採用更先進的理念，本身固有的安全性就很高；其次，浮動堆處於遠離陸地的海上，不易受地震和海嘯影響，即便發生地震，震源的地震波也不會被海水傳遞。而且海洋本身也可以作為一個應急的散熱器，在極端事故情況下，浮動堆可將海水引入船體內，阻止堆芯熔化進程，保證反應堆安全。由於浮動平臺體積小，它們可被牽引到專門的場所進行集中維護和處理。

技術原理並不神秘

聽起來似乎有些不可思議，但海上浮動堆並不是什麼新鮮事。早在上世紀50年代，船舶核動力及一系列實驗性反應堆發電的成功，使得基於船舶平臺的小型核電裝置進入人類設想。

浮動核電站的技術原理其實並不神秘，只是將原本建造在陸地上的核電站安裝在船舶平臺上。但是，由於陸地和海上條件差異很大，相關的技術要求不盡相同，海上浮動核電站的設計、建造和運行都面臨特殊的技術難題。

可查資料顯示，1963年，美國馬丁·馬麗艾塔公司為美國軍方設計了MH-1A核電裝置，為缺電的巴拿馬運河區供電，放置在第二次世界大戰期間建造的「自由號」輪船上。MH-1A從1968年工作到1975年，後來由於運行費用過高及軍隊反應堆計劃的終止而退役。

1972年，美國佛羅裡達州在核電廠選址時遭遇難題，美國西屋電氣公司設想了一种放置在大型駁船上，可由拖船拖曳的「離岸」核電廠方案，這種浮動式核電站可以起航沿著美國東部大西洋沿岸地區漂浮，且可以很方便地向沿岸城鎮輸送電力。但由於政府批准的延遲、投資減少等原因，這個方案最終遭致扼殺。

海上民用浮動核電站的設想，最終由俄羅斯人付諸實踐。為了給俄羅斯遠東或北極地帶一些邊遠地區、油氣田開發供電，俄羅斯原子能公司（Rosatom）2009年開工建造了「羅曼諾索夫號」浮動核電站，計劃將於2016年交付、2018年投入使用。

「羅蒙諾索夫號」排水量為2.15萬噸，裝配有兩個KLT-40型核反應堆，能提供70兆瓦的電力以及300兆瓦的熱力供應，保障一個人口達20萬的城市電力及熱水供應。此外，通過重新設置，「羅蒙諾索夫號」還能變成海水淡化處理廠，每天生產24萬立方米的淡水。根據規劃，俄羅斯還將建設一批浮動式核電站，為大型工業項目、港口城市、海上油氣鑽探平臺提供能源。

俄羅斯海上浮動核電站艙室布置圖

與常規柴油發電相比經濟性明顯

隨著中國海洋戰略的實施，海洋資源開發活動日益頻繁，海上浮動堆的技術攻關步伐提速，各大核電企業紛紛加快小型核反應堆研發和推廣，起步時間雖有不同，但發電、供熱、海水淡化等工業化和市場推廣早已是業內共識。

2015年12月31日，國家發改委復函同意ACPR50S海洋核動力平臺納入能源科技創新「十三五」規劃。ACPR50S系列是由中國廣核集團（下稱中廣核）自主研發、自主設計的海上小型堆技術，單堆熱功率200MW，可為海上油氣田開採、海島開發等領域的供電、供熱和海水淡化提供電力。目前，中廣核正在開展ACPR50S小型堆示範項目的初步設計工作，預計2017年啟動示範項目建設，2020年建成發電。

「ACPR50S海上小型堆的技術先進性體現在，採用模塊化設計，易於現場安裝、運行及換料檢修；緊湊型布置，反應堆壓力容器與蒸汽發生器之間採用短套管連接，基本消除大破口事故發生；基於大型壓水堆成熟經驗開展小型化設計，依託成熟核級設備供應鏈。」中廣核小型堆總設計師芮旻對澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示。

ACPR50S堆芯示意圖

據芮旻介紹，ACPR50S海上小堆採用全非能動安全系統，半潛式深吃水設計，海水可作為最終熱阱（註：即接受反應堆排出餘熱的場所），安全性上超過了三代核電安全標準。根據用戶需求提供特定的熱力及電力供應，小型堆可廣泛應用於偏遠地區中小型電網、海水淡化、工業供熱、居民供暖等領域。

海島供能

由於海上浮動小型堆換料檢修周期長，可長期運行、持續不斷地進行電能、熱能、海水淡化等綜合能源供給，用於海上資源開發時比利用柴油發電機實惠得多。後者不僅功率小，且燃料補給困難、使用維護成本高。

「在一些特殊需求上，比如為海島供電，柴油發電機的電價高達每度電5塊錢，小堆在經濟上就有很好的競爭力。」在去年的國際核電小堆發展高峰論壇上，國家核安全局反應堆處處長朱立新舉例說。

另有數據顯示，目前渤海海上石油開採所需能源為原油或有限的伴生氣，原油發電成本大約2.0元/千瓦時，而海上核能發電成本約0.9元/千瓦時。

根據中廣核測算，ACPR50S核發電系統 與海上常規能源（柴油發電）相比，ACPR50S首臺機組在經濟性方面就具有一定的競爭力，批量化（4臺以上）建設後，建造成本預計下降25%，經濟性會更好。

這種經濟性上的優勢體現在小型堆建造運行全生命周期的各個環節：首先，模塊化建造大幅減少了現場安裝和調試工作，建造工期大為縮短，可有效降低建設成本；與大型商用壓水堆相比，ACPR50S熱功率小，源項低，系統設計優化，使得工程建造成本和電廠運行維修成本降低；換料檢修周期長，可用率高，燃料經濟性較好；批量化建設後，經濟性優勢將進一步突顯，通過選用成熟的設備技術，並與主要設備供應商結成產業聯盟，可有效支撐未來發展。

產業聯盟雛形初現。1月25日，中廣核與中國船舶重工集團公司（下稱中船重工）籤署戰略合作協議，擬就共同推進海上核動力平臺項目建設開展合作。中船重工是國內最大的船舶集團和海軍裝備研製主體，在海上核動力平臺方面實力不俗。據公開報導，目前中船重工下屬的719所已完成了海洋核動力平臺的兩種技術方案，一種為浮動式核電站，即將核電站布置於浮動式平臺上，另一種為可潛式核電站，除滿足浮動式核電站性能要求外，還可滿足在惡劣海況下，平臺下潛至水下工作的需求。

再稍早前，中廣核還與中國最大的海上石油及天然氣生產商中國海洋石油總公司（下稱中海油）籤署了戰略合作框架協議，充分發揮各自在海洋石油工程技術領域和核電技術領域的優勢，推動海洋石油工業與核電工業的有機融合。中廣核、中船重工、中海油，儘管合作仍處於早期階段、尚未有更多細節流出，但各方角色鮮明、專業優勢突出，聯盟的形成將大大推動海上小型堆技術在海上核動力平臺領域的應用和推廣。

海上開採

海上運作

到底安不安全？

這或許是大多數人最關心的問題。海洋、核反應堆，五年前發生於日本福島縣的核事故至今讓人對這些詞彙組合心有餘悸。

「日本福島核事故，主要是地震後海嘯引起全廠斷電，機組冷卻系統失效而導致的嚴重事故。ACPR50S基於成熟壓水堆和三代核電技術，借鑑國內外小型堆先進設計理念，是自主開發的適用於海洋環境的核電站。按照我國最新核安全設計要求，ACPR50S採用全非能動安全系統設計，事故情況下不需要廠外電力，7天內可不需要人員幹預；半潛式深吃水的設計充分利用海水作為最終熱阱並提供天然的輻射屏蔽，可有效避免由於冷源損失造成類似福島事故的嚴重後果。」 芮旻對澎湃新聞（www.thepaper.cn）說。

平臺圖

具體到ACPR50S的「半潛式深吃水」設計，芮旻介紹稱，主要是針對反應堆堆芯布置，堆芯活性段位於海平面以下，可以實現以海水作為最終熱阱的設計；在極端事故情況下，核電站可通過引入海水，阻止堆芯熔化進程，充分保證反應堆的安全，實質消除放射性物質的釋放，不會給廠區外公眾造成輻射危害。

為了防止出現核洩漏等事故，俄羅斯「羅蒙諾索夫號」在設計時也較多考慮了安全因素。「羅蒙諾索夫號」的最核心部件——KLT-40核反應堆，已成功應用於多艘核動力破冰船。核動力破冰船在俄羅斯已長期使用，並通過了50年北極嚴酷自然環境的考驗。海上浮動核電站的設計還採用了極高的安全標準，除核反應裝置的設計能夠抵禦海嘯等自然災害的破壞外，核反應裝置也符合所有國際原子能委員會的要求，並對環境不產生汙染。

按功能劃分，海上浮動堆可分為核反應堆和海上浮式平臺兩部分。芮旻對澎湃新聞稱，核反應堆的設計以中國陸基核設施規範標準為基礎，並考慮海洋環境的特殊要求和發電要求；海上浮動平臺的設計參照具有特殊用途的海上浮式裝置遵循的設計規範，以及國際海事組織、國際勞工組織、國內外船級社的相關規範標準，並以最終海上核電站能通過國家相關技術審查部門的審核為要求開展。目前，國際上正在建立一套適用於小型核動力廠的安全要求，中國國家核安全局也正在牽頭編制《模塊式小型壓水堆浮動電站安全審評原則》，用以指導海上小型堆核電站安全審評工作。

與核潛艇有何不同？

1954年，美國「鸚鵡螺」號核動力艦船服役開啟了海上核能應用的先河。中國核動力平臺的研發已有近50年歷史，雖然已擁有多艘核動力潛艇，但水面核動力船舶建造尚無先例。浮動核電站與核潛艇有何不同？儘管原理相似，但由於工作的海洋環境條件和用途目地的不同，兩者在技術上存在較大差別。芮旻說，核動力潛艇是利用核能來提供推動力，主要考慮各種靈活機動的變功率工況設計。而ACPR50S設計採用的是中國民用核設施法規標準，利用海上浮動平臺作為核電站承載平臺，主要為用戶提供穩定的電力、熱力等綜合能源，關注的是民用核安全性和高效的經濟性。

在1月27日國務院新聞辦公室舉辦的《中國的核應急》白皮書發布會上，面對外國記者提出的「中國建設和部署海上核電站的考量」問題，中國國家原子能機構主任、國家國防科技工業局局長、國家核事故應急協調委員會副主任委員許達哲回答稱：「海上浮動電站的問題，我們正在規劃當中，必須經過嚴格的、科學的論證。中國也是致力於要建設海洋強國，所以海洋資源一定要充分的挖掘利用，這時候如何利用好核能是我們探討、研究、規劃、發展的內容。」

許達哲稱，中國首先是堅持和平利用核能，是堅持安全為前提的條件下發展核能，中國的核安全觀已經明確地闡述了這一點。「在我們周邊的海域開發海洋資源，造福人類，這絕對是應有的選項。」