近日,美国船级社(ABS)和赫伯特工程公司(HEC)在一项开创性研究中模拟了采用核动力对集装箱船和油轮产生的变革性影响。
ABS表示,委托HEC开展此项研究,旨在探索先进的现代反应堆技术在商船动力方面的潜力,进而帮助业界更好地了解核动力的可行性和安全影响,并为未来的开发项目提供支持。ABS-HEC团队在两种船型上进行了不同动力装置建模,旨在研究不同功率配置的可能性。
其中,对一艘14000TEU集装箱船应用了双反应堆、铅冷、30MW快堆设计,总装机功率为60MW(80000马力)。研究表明,这可以提高船舶的载货能力和航行速度,且在25年的运行寿命期间无需进行燃料补给。
对一艘15.7万载重吨苏伊士型油轮选择应用一组四个5MW热管微反应堆,总装机功率为20MW(27000马力),研究发现,这将提高油轮航速,但会降低其载货能力,在25年的运行寿命期间只需进行一次燃料补给。
两种概念船均可实现二氧化碳零排放。
ABS首席执行官Christopher J. Wiernicki表示:“通过核动力更容易实现净零排放,而我们正在为这一未来奠定基础。先进或小型模块化反应堆解决了许多传统上与商业海事用途核动力相关的问题,能够提高安全性和效率、降低成本、减少浪费、防止核扩散。尽管如此,仍然有许多问题需要解决,关键是业界在评估这些技术时要以安全为重点。”
HEC认为,研究有助于详细了解现代反应堆技术的潜力,以及将如何影响未来船舶的设计和运营。
美国能源部(DOE)已授予ABS两份合同,用于研究在商船上采用先进核动力技术的障碍,以及支持德克萨斯大学正在进行的商船核动力系统的热电一体化研究。
当前,由于氢、氨和甲醇等零碳船用燃料尚未大规模供应,推进技术的成熟度也有待实践证明,因此燃料成为了航运业脱碳难题的核心。基于国际海事组织(IMO)设定的温室气体减排新目标,即到2050年前后实现温室气体净零排放,使用清洁核能为海船提供动力,或将推动航运业迅速脱碳。
其中,小型模块化反应堆被认为是将核能应用于航运业的最有效解决方案。一段时间以来,该方案被认为是不可行的航运选择而被忽视。但如今,许多项目正促使该方案“重回视野”,将其作为航运的变革性解决方案。
最近,英国核技术公司Newcleo与意大利造船巨头Fincantieri、意大利船级社(RINA)签署了合作协议,三方同意就核技术在航运业的应用开展可行性研究,其中包括Newcleo的铅冷小型模块化反应堆 (SMR) 技术。
此外,韩国船企三星重工也在致力于研究SMR,该公司已与包括韩国原子能研究院(KAERI)和Seaborg Technologies在内的众多合作伙伴联手开发核动力船。三星重工计划进军以熔盐反应堆(MSR)为基础的浮式核电站和核动力船市场。
专注于海运和重工业可扩展原子动力技术研发的英国科技公司Core Power也正在致力于开发模块化MSR,以作为船舶动力,并为清洁燃料生产提供能源。2022年,该公司与比尔·盖兹创办的核能技术公司TerraPower、法国核材料处理专家Orano和美国SouthernCompany展开合作,共同推动新型核能电池的发展,同时计划建造原型以验证商业概念,并强调,船用熔融盐反应堆(m-MSR)技术将为航运业带来变革。