近日,美國船級社(ABS)和赫伯特工程公司(HEC)在一項開創性研究中模擬了采用核動力對集裝箱船和油輪產生的變革性影響。
ABS表示,委托HEC開展此項研究,旨在探索先進的現代反應堆技術在商船動力方面的潛力,進而幫助業界更好地了解核動力的可行性和安全影響,并為未來的開發項目提供支持。ABS-HEC團隊在兩種船型上進行了不同動力裝置建模,旨在研究不同功率配置的可能性。
其中,對一艘14000TEU集裝箱船應用了雙反應堆、鉛冷、30MW快堆設計,總裝機功率為60MW(80000馬力)。研究表明,這可以提高船舶的載貨能力和航行速度,且在25年的運行壽命期間無需進行燃料補給。
對一艘15.7萬載重噸蘇伊士型油輪選擇應用一組四個5MW熱管微反應堆,總裝機功率為20MW(27000馬力),研究發現,這將提高油輪航速,但會降低其載貨能力,在25年的運行壽命期間只需進行一次燃料補給。
兩種概念船均可實現二氧化碳零排放。
ABS首席執行官Christopher J. Wiernicki表示:“通過核動力更容易實現凈零排放,而我們正在為這一未來奠定基礎。先進或小型模塊化反應堆解決了許多傳統上與商業海事用途核動力相關的問題,能夠提高安全性和效率、降低成本、減少浪費、防止核擴散。盡管如此,仍然有許多問題需要解決,關鍵是業界在評估這些技術時要以安全為重點。”
HEC認為,研究有助于詳細了解現代反應堆技術的潛力,以及將如何影響未來船舶的設計和運營。
美國能源部(DOE)已授予ABS兩份合同,用于研究在商船上采用先進核動力技術的障礙,以及支持德克薩斯大學正在進行的商船核動力系統的熱電一體化研究。
當前,由于氫、氨和甲醇等零碳船用燃料尚未大規模供應,推進技術的成熟度也有待實踐證明,因此燃料成為了航運業脫碳難題的核心。基于國際海事組織(IMO)設定的溫室氣體減排新目標,即到2050年前后實現溫室氣體凈零排放,使用清潔核能為海船提供動力,或將推動航運業迅速脫碳。
其中,小型模塊化反應堆被認為是將核能應用于航運業的最有效解決方案。一段時間以來,該方案被認為是不可行的航運選擇而被忽視。但如今,許多項目正促使該方案“重回視野”,將其作為航運的變革性解決方案。
最近,英國核技術公司Newcleo與意大利造船巨頭Fincantieri、意大利船級社(RINA)簽署了合作協議,三方同意就核技術在航運業的應用開展可行性研究,其中包括Newcleo的鉛冷小型模塊化反應堆 (SMR) 技術。
此外,韓國船企三星重工也在致力于研究SMR,該公司已與包括韓國原子能研究院(KAERI)和Seaborg Technologies在內的眾多合作伙伴聯手開發核動力船。三星重工計劃進軍以熔鹽反應堆(MSR)為基礎的浮式核電站和核動力船市場。
專注于海運和重工業可擴展原子動力技術研發的英國科技公司Core Power也正在致力于開發模塊化MSR,以作為船舶動力,并為清潔燃料生產提供能源。2022年,該公司與比爾·蓋茲創辦的核能技術公司TerraPower、法國核材料處理專家Orano和美國SouthernCompany展開合作,共同推動新型核能電池的發展,同時計劃建造原型以驗證商業概念,并強調,船用熔融鹽反應堆(m-MSR)技術將為航運業帶來變革。