致力于升級海洋經(jīng)濟(jì)、探索能源問題解決之道的中國正將目光投向海洋開發(fā)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(yuǎn)島嶼供應(yīng)安全、有效的能源供給，也可為遠(yuǎn)洋作業(yè)的海上石油、天然氣開采平臺提供電力、熱力和淡水資源，有用電需求時(shí)將電站拉過來，不需要便可用船將電站拉走。

眼下這個(gè)國際公認(rèn)的“海洋世紀(jì)”里，海洋經(jīng)濟(jì)已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的盛宴。沉睡在海底的戰(zhàn)略性資源，其分布之廣、品位之高、儲量之大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人類現(xiàn)今的需求與想象。對于擁有18000多公里海岸線和300萬平方公里管轄海域、多年蟬聯(lián)能源消費(fèi)總量世界第一的中國而言，“藍(lán)色國土”的開發(fā)、利用與安全，與國家安全和長遠(yuǎn)發(fā)展息息相關(guān)。海上浮動核電站，無疑是未來海上能源保障的重要選項(xiàng)。

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(shí)，離岸小型模塊化浮動堆的安全性優(yōu)于目前在運(yùn)的陸基核電站。首先，浮動堆功率較小，設(shè)計(jì)上采用更先進(jìn)的理念，本身固有的安全性就很高;其次，浮動堆處于遠(yuǎn)離陸地的海上，不易受地震和海嘯影響，即便發(fā)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(gè)應(yīng)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(nèi)，阻止堆芯熔化進(jìn)程，保證反應(yīng)堆安全。由于浮動平臺體積小，它們可被牽引到專門的場所進(jìn)行集中維護(hù)和處理。

技術(shù)原理并不神秘

聽起來似乎有些不可思議，但海上浮動堆并不是什么新鮮事。早在上世紀(jì)50年代，船舶核動力及一系列實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆發(fā)電的成功，使得基于船舶平臺的小型核電裝置進(jìn)入人類設(shè)想。

浮動核電站的技術(shù)原理其實(shí)并不神秘，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，由于陸地和海上條件差異很大，相關(guān)的技術(shù)要求不盡相同，海上浮動核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行都面臨特殊的技術(shù)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(shè)計(jì)了MH-1A核電裝置，為缺電的巴拿馬運(yùn)河區(qū)供電，放置在第二次世界大戰(zhàn)期間建造的“自由號”輪船上。MH-1A從1968年工作到1975年，后來由于運(yùn)行費(fèi)用過高及軍隊(duì)反應(yīng)堆計(jì)劃的終止而退役。

1972年，美國佛羅里達(dá)州在核電廠選址時(shí)遭遇難題，美國西屋電氣公司設(shè)想了一種放置在大型駁船上，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(qū)漂浮，且可以很方便地向沿岸城鎮(zhèn)輸送電力。但由于政府批準(zhǔn)的延遲、投資減少等原因，這個(gè)方案最終遭致扼殺。

海上民用浮動核電站的設(shè)想，最終由俄羅斯人付諸實(shí)踐。為了給俄羅斯遠(yuǎn)東或北極地帶一些邊遠(yuǎn)地區(qū)、油氣田開發(fā)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(jì)劃將于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(gè)KLT-40型核反應(yīng)堆，能提供70兆瓦的電力以及300兆瓦的熱力供應(yīng)，保障一個(gè)人口達(dá)20萬的城市電力及熱水供應(yīng)。此外，通過重新設(shè)置，“羅蒙諾索夫號”還能變成海水淡化處理廠，每天生產(chǎn)24萬立方米的淡水。根據(jù)規(guī)劃，俄羅斯還將建設(shè)一批浮動式核電站，為大型工業(yè)項(xiàng)目、港口城市、海上油氣鉆探平臺提供能源。

與常規(guī)柴油發(fā)電相比經(jīng)濟(jì)性明顯

隨著中國海洋戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋資源開發(fā)活動日益頻繁，海上浮動堆的技術(shù)攻關(guān)步伐提速，各大核電企業(yè)紛紛加快小型核反應(yīng)堆研發(fā)和推廣，起步時(shí)間雖有不同，但發(fā)電、供熱、海水淡化等工業(yè)化和市場推廣早已是業(yè)內(nèi)共識。

2015年12月31日，國家發(fā)改委復(fù)函同意ACPR50S海洋核動力平臺納入能源科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃。ACPR50S系列是由中國廣核集團(tuán)(下稱中廣核)自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)的海上小型堆技術(shù)，單堆熱功率200MW，可為海上油氣田開采、海島開發(fā)等領(lǐng)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小型堆示范項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)工作，預(yù)計(jì)2017年啟動示范項(xiàng)目建設(shè)，2020年建成發(fā)電。

“ACPR50S海上小型堆的技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在，采用模塊化設(shè)計(jì)，易于現(xiàn)場安裝、運(yùn)行及換料檢修;緊湊型布置，反應(yīng)堆壓力容器與蒸汽發(fā)生器之間采用短套管連接，基本消除大破口事故發(fā)生;基于大型壓水堆成熟經(jīng)驗(yàn)開展小型化設(shè)計(jì)，依托成熟核級設(shè)備供應(yīng)鏈。”中廣核小型堆總設(shè)計(jì)師芮旻對澎湃新聞表示。

據(jù)芮旻介紹，ACPR50S海上小堆采用全非能動安全系統(tǒng)，半潛式深吃水設(shè)計(jì)，海水可作為最終熱阱(注：即接受反應(yīng)堆排出余熱的場所)，安全性上超過了三代核電安全標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)用戶需求提供特定的熱力及電力供應(yīng)，小型堆可廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)中小型電網(wǎng)、海水淡化、工業(yè)供熱、居民供暖等領(lǐng)域。

由于海上浮動小型堆換料檢修周期長，可長期運(yùn)行、持續(xù)不斷地進(jìn)行電能、熱能、海水淡化等綜合能源供給，用于海上資源開發(fā)時(shí)比利用柴油發(fā)電機(jī)實(shí)惠得多。后者不僅功率小，且燃料補(bǔ)給困難、使用維護(hù)成本高。

“在一些特殊需求上，比如為海島供電，柴油發(fā)電機(jī)的電價(jià)高達(dá)每度電5塊錢，小堆在經(jīng)濟(jì)上就有很好的競爭力。”在去年的國際核電小堆發(fā)展高峰論壇上，國家核安全局反應(yīng)堆處處長朱立新舉例說。

另有數(shù)據(jù)顯示，目前渤海海上石油開采所需能源為原油或有限的伴生氣，原油發(fā)電成本大約2.0元/千瓦時(shí)，而海上核能發(fā)電成本約0.9元/千瓦時(shí)。

根據(jù)中廣核測算，ACPR50S核發(fā)電系統(tǒng)與海上常規(guī)能源(柴油發(fā)電)相比，ACPR50S首臺機(jī)組在經(jīng)濟(jì)性方面就具有一定的競爭力，批量化(4臺以上)建設(shè)后，建造成本預(yù)計(jì)下降25%，經(jīng)濟(jì)性會更好。

這種經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢體現(xiàn)在小型堆建造運(yùn)行全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)：首先，模塊化建造大幅減少了現(xiàn)場安裝和調(diào)試工作，建造工期大為縮短，可有效降低建設(shè)成本;與大型商用壓水堆相比，ACPR50S熱功率小，源項(xiàng)低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得工程建造成本和電廠運(yùn)行維修成本降低;換料檢修周期長，可用率高，燃料經(jīng)濟(jì)性較好;批量化建設(shè)后，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢將進(jìn)一步突顯，通過選用成熟的設(shè)備技術(shù)，并與主要設(shè)備供應(yīng)商結(jié)成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，可有效支撐未來發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟雛形初現(xiàn)。1月25日，中廣核與中國船舶重工集團(tuán)公司(下稱中船重工)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，擬就共同推進(jìn)海上核動力平臺項(xiàng)目建設(shè)開展合作。中船重工是國內(nèi)最大的船舶集團(tuán)和海軍裝備研制主體，在海上核動力平臺方面實(shí)力不俗。據(jù)公開報(bào)道，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(shù)方案，一種為浮動式核電站，即將核電站布置于浮動式平臺上，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(chǎn)商中國海洋石油總公司(下稱中海油)簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，充分發(fā)揮各自在海洋石油工程技術(shù)領(lǐng)域和核電技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，推動海洋石油工業(yè)與核電工業(yè)的有機(jī)融合。中廣核、中船重工、中海油，盡管合作仍處于早期階段、尚未有更多細(xì)節(jié)流出，但各方角色鮮明、專業(yè)優(yōu)勢突出，聯(lián)盟的形成將大大推動海上小型堆技術(shù)在海上核動力平臺領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。

到底安不安全?

這或許是大多數(shù)人最關(guān)心的問題。海洋、核反應(yīng)堆，五年前發(fā)生于日本福島縣的核事故至今讓人對這些詞匯組合心有余悸。

“日本福島核事故，主要是地震后海嘯引起全廠斷電，機(jī)組冷卻系統(tǒng)失效而導(dǎo)致的嚴(yán)重事故。ACPR50S基于成熟壓水堆和三代核電技術(shù)，借鑒國內(nèi)外小型堆先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，是自主開發(fā)的適用于海洋環(huán)境的核電站。按照我國最新核安全設(shè)計(jì)要求，ACPR50S采用全非能動安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，事故情況下不需要廠外電力，7天內(nèi)可不需要人員干預(yù);半潛式深吃水的設(shè)計(jì)充分利用海水作為最終熱阱并提供天然的輻射屏蔽，可有效避免由于冷源損失造成類似福島事故的嚴(yán)重后果。”芮旻對澎湃新聞?wù)f。

具體到ACPR50S的“半潛式深吃水”設(shè)計(jì)，芮旻介紹稱，主要是針對反應(yīng)堆堆芯布置，堆芯活性段位于海平面以下，可以實(shí)現(xiàn)以海水作為最終熱阱的設(shè)計(jì);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(jìn)程，充分保證反應(yīng)堆的安全，實(shí)質(zhì)消除放射性物質(zhì)的釋放，不會給廠區(qū)外公眾造成輻射危害。

為了防止出現(xiàn)核泄漏等事故，俄羅斯“羅蒙諾索夫號”在設(shè)計(jì)時(shí)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(yīng)堆，已成功應(yīng)用于多艘核動力破冰船。核動力破冰船在俄羅斯已長期使用，并通過了50年北極嚴(yán)酷自然環(huán)境的考驗(yàn)。海上浮動核電站的設(shè)計(jì)還采用了極高的安全標(biāo)準(zhǔn)，除核反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)能夠抵御海嘯等自然災(zāi)害的破壞外，核反應(yīng)裝置也符合所有國際原子能委員會的要求，并對環(huán)境不產(chǎn)生污染。

按功能劃分，海上浮動堆可分為核反應(yīng)堆和海上浮式平臺兩部分。芮旻對澎湃新聞稱，核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)以中國陸基核設(shè)施規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并考慮海洋環(huán)境的特殊要求和發(fā)電要求;海上浮動平臺的設(shè)計(jì)參照具有特殊用途的海上浮式裝置遵循的設(shè)計(jì)規(guī)范，以及國際海事組織、國際勞工組織、國內(nèi)外船級社的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并以最終海上核電站能通過國家相關(guān)技術(shù)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于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(dǎo)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(yīng)用的先河。中國核動力平臺的研發(fā)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?盡管原理相似，但由于工作的海洋環(huán)境條件和用途目地的不同，兩者在技術(shù)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(jī)動的變功率工況設(shè)計(jì)。而ACPR50S設(shè)計(jì)采用的是中國民用核設(shè)施法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，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(wěn)定的電力、熱力等綜合能源，關(guān)注的是民用核安全性和高效的經(jīng)濟(jì)性。

在1月27日國務(wù)院新聞辦公室舉辦的《中國的核應(yīng)急》白皮書發(fā)布會上，面對外國記者提出的“中國建設(shè)和部署海上核電站的考量”問題，中國國家原子能機(jī)構(gòu)主任、國家國防科技工業(yè)局局長、國家核事故應(yīng)急協(xié)調(diào)委員會副主任委員許達(dá)哲回答稱：“海上浮動電站的問題，我們正在規(guī)劃當(dāng)中，必須經(jīng)過嚴(yán)格的、科學(xué)的論證。中國也是致力于要建設(shè)海洋強(qiáng)國，所以海洋資源一定要充分的挖掘利用，這時(shí)候如何利用好核能是我們探討、研究、規(guī)劃、發(fā)展的內(nèi)容。”

許達(dá)哲稱，中國首先是堅(jiān)持和平利用核能，是堅(jiān)持安全為前提的條件下發(fā)展核能，中國的核安全觀已經(jīng)明確地闡述了這一點(diǎn)。“在我們周邊的海域開發(fā)海洋資源，造福人類，這絕對是應(yīng)有的選項(xiàng)。”