核动力船或将破解行业碳足迹难题

1959年7月21日,美国前第一夫人Mamie Eisenhower将一瓶香槟掷向“萨凡纳”轮船体。随着这艘巨轮缓缓滑入特拉华河,一个试图改变航运业的愿景也随之启航。

“萨凡纳”轮的机舱内没有传统的柴油发动机,取而代之的是一座核反应堆。在1962至1970年间,当核能被视为能源未来,这艘商船载运货物与乘客环游全球,以展示原子裂变的和平应用。

如今,仅少数国家仍运营核动力船舶,且多限于军事用途,如航空母舰和潜艇。俄罗斯便在北极航道部署了一支小型核动力破冰船队。

核动力货船,更遑论客船,早已销声匿迹。但业界正酝酿着让这类船舶重归蓝图的构想。

◆ 航运业的碳困局

商船承运着全球约80%的贸易货物,堪称全球经济命脉。

然而,多数船舶仍以重油为燃料——这种原油提炼的黏稠沥青状物质,其烟囱持续排放有毒污染物。船舶排放的温室气体总量已相当于整个日本的排放规模。

国际海事组织(IMO)作为全球航运监管机构,设定了2050年前后实现净零排放的目标。但无论是电池技术,还是甲醇、氨等替代燃料方案,目前尚无任何单一技术能够独立支撑这一宏大愿景。

◆ 为核动力商船正名

随着全球减碳进程的加速,航运业的核能应用正重新进入视野。

挪威研究联盟NuProShip的工程学教授兼项目负责人Jan Emblemsvag向德国之声直言,核动力船舶最显著的优势在于“零排放”。

早在20世纪60年代,“萨凡纳”轮核动力便采用压水反应堆(PWR)技术,通过核裂变加热水,产生蒸汽驱动涡轮机,为舰船螺旋桨与发电机提供动力。

核燃料的优越性在于其极高的能量密度,能将巨量能量压缩于有限空间,使船舶得以连续航行数年而无需补给。

以“萨凡纳”轮为例,一次燃料补给即可完成14次环球航行,而当今的燃油集装箱船的燃料储备都不足以支撑单次航行,有时甚至需降速航行以节省燃料。相比之下,核动力船舶既无补给之忧,又能提升航速,更具成本效益。

◆ 萨凡纳轮因何退役

“萨凡纳”轮

商业困局终致“萨凡纳”轮于1970年退役,其反应堆于1971年关闭。该船造价高达4600万美元(约合3960万欧元),按当前购买力平价计算约5亿美元,且每年需200万美元的政府补贴方能维持运营,在低油价时期尤显经济不可行。

此外,该船亦受多重掣肘:载货量仅约1万吨,需配备专业船员,且出于核安全考量,全球港口准入受限。

高昂的设计成本亦是掣肘之一:反应堆需厚重的防护层,船体甚至加装可伸缩鳍片以应对狂风巨浪。

此后,再无核动力货船问世——无论是德国的奥托哈恩轮、日本的陆奥轮,还是俄罗斯的塞夫莫普特轮。前两艘后均改装为常规动力,塞夫莫普特轮亦即将退役。

◆ 新型反应堆能否破局?

全球船舶分类机构劳氏船级社的Mark Tipping指出,当前航运业核能复兴的讨论,主要源于新一代核反应堆技术的突破。

他向德国之声表示:“当今海事领域所探讨的技术,与上世纪六七十年代已不可同日而语。这些被称为第四代的反应堆,其核心优势在于安全性远超前代。

作为当前主流的压水反应堆,一旦发生故障,仍需启动备用泵等设备进行人工干预。Tipping指出,新一代反应堆将彻底消除这一变量,它们具备故障自动保护功能,无需人为介入。业界期望,技术的飞跃能促使港口管理部门放宽准入,为核动力船舶的停靠扫清障碍。

成员包括挪威科技大学(NTNU)与瓦尔德造船厂的挪威联盟在评估了80种新型反应堆设计后,筛选出三种最具船舶应用潜力的方案。

研究不仅涵盖核安全,更深入探讨了商业可行性。他们对其中一种反应堆技术进行了成本核算,结果显示其燃料成本将比重油低约40%。其所选定的反应堆体积较小,具备大规模生产潜力,有望进一步压低成本。

然而,该联盟审查的这些反应堆设计,迄今无一建成,规模化生产更是无从谈起。

当被问及核动力船舶的潜在价值时,地中海航运、达飞轮船与马士基等航运巨头,均未回应德国之声的置评请求。

◆ 核动力船舶:终将驶出传说?

今年6月,IMO同意更新其民用核动力船舶管理规定。这套始于1981年的旧规,此前仅适用于压水反应堆。

IMO海上安全技术官员Ricardo Batista表示,该机构的首要任务是厘清潜在风险与安全要求。在此基础上,我们方能制定相应的缓解措施,并将其纳入新规。

IMO预计,这一过程将耗时数年。核动力船舶的运营亦将引发一系列严峻问题:船只沉没如何防止核泄漏?如何防范核燃料落入恐怖分子之手?核废料又将如何处置?

此外,劳氏船级社、美国船级社等负责制定与执行技术规范的船级社,亦需更新其指导方针。港口管理部门与船舶保险公司同样必须修订各自的规定。

因此,解决核动力船舶的法律框架问题,其耗时或将远超船舶本身的建造周期。至于有关专家期望的,在21世纪30年代投入商业运营,此番愿景似乎过于乐观。

来源: Deutsche Welle

文章来源:国际船舶网