海上浮動(dòng)核電站是核電工程和海洋工程的結(jié)合，具有高效、靈活、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，是理想的海洋開發(fā)能源保障。本文主要分析研究了國內(nèi)外海上浮動(dòng)核電站的發(fā)展趨勢、政策以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，介紹了國內(nèi)外海上浮動(dòng)核電站的發(fā)展情況，簡析了俄羅斯和國際原子能機(jī)構(gòu)針對其出臺(tái)的相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，探討并展望了我國海上浮動(dòng)核電站的發(fā)展前景，為我國海上浮動(dòng)核電站的建設(shè)和安全標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建提供參考和借鑒。

0 引 言

海上浮動(dòng)核電站，是利用海上浮動(dòng)平臺(tái)(如船舶)建造的可移動(dòng)的核電站，又稱海上漂浮核電站(floating nuclear power plant，F(xiàn)NPP)[1]。它既有核反應(yīng)堆又有發(fā)電系統(tǒng)，是一個(gè)移動(dòng)式海上平臺(tái)。因其靈活性，可以在不同的海域靈活部署以達(dá)到能源供給。有助于礦產(chǎn)資源的開發(fā)，可以為沿海地區(qū)緊急供電，對偏遠(yuǎn)島嶼軍民生產(chǎn)生活具有積極作用[2]。

嚴(yán)格來說，海上浮動(dòng)核電站屬于小型堆，應(yīng)具有小型堆成熟的技術(shù)和環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)。可以為偏遠(yuǎn)島嶼和資源匱乏的區(qū)域提供能源供給，保障海洋能源。國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)定義小型堆為電功率 300 MW 以下的小型機(jī)組[3]。中小型反應(yīng)堆的類型有：輕水堆、高溫氣冷堆、液態(tài)金屬反應(yīng)堆和熔鹽堆。其中小型堆的代表堆型是輕水堆。目前，小型堆已成為世界各核電強(qiáng)國的研發(fā)熱點(diǎn)，是開發(fā)應(yīng)用國際核能的新趨勢。

1 海上浮動(dòng)核電站發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外海上浮動(dòng)核電站發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于目前國外的發(fā)展?fàn)顩r，海上浮動(dòng)核電站主要有以下 4 種類型[4-6]：圓柱式(Spar type)、重力座底式(GBS type)、駁船式(Barge type)、下沉式(Sub- merged type)，如表 1 所示。

表 1 國外海上浮動(dòng)核電站主要類型

美國于 20 世紀(jì) 50 年代首次設(shè)想建設(shè)海上浮動(dòng)核電站，并建立了第 1 座海上浮動(dòng)核電站(見圖 1)。于 1963 年在“ 斯特吉斯” 號(hào)駁船上安裝了核發(fā)電系統(tǒng)，1967 年投入使用，1968–1976 年間為提供充裕的電能，減輕運(yùn)河的通行任務(wù)其使用于巴拿馬運(yùn)河。

1976 年該船因維護(hù)成本昂貴的原因，逐漸被停止使用，2014 年，該船正式宣布退役。2018 年，其被拆除處理完畢。

2014 年，麻省理工大學(xué)提出了一種新型的深海海上核電平臺(tái)，即圓筒形浮動(dòng)核電平臺(tái)。該裝置具有圓柱形狀，通過多點(diǎn)系泊系統(tǒng)，將核反應(yīng)裝置安裝在艙內(nèi)，固定在海中。它可以保障系泊設(shè)計(jì)，安全性強(qiáng)，適用于深水。

俄羅斯原子能專家委員會(huì) 1993 年提出建設(shè)海上浮動(dòng)核電站平臺(tái)的建議，以解決遠(yuǎn)東等區(qū)域的能源供應(yīng)問題，以滿足北極天然氣開掘方面的電力需求。原子能委員會(huì)于 2001 年宣布了該計(jì)劃的實(shí)施，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在核電破冰技術(shù)積累的基礎(chǔ)上開展了關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。2007 年，“羅蒙諾索夫院士”號(hào)核電站開始建設(shè)(見圖 2)。

法國 DCNS 公司提出了 Flexblue 浮動(dòng)核電站的概念設(shè)計(jì)，它可以在水下利用核能進(jìn)行發(fā)電，具有模塊化的特征。該計(jì)劃與 AREVA-TA 和 CEA 合作，并借鑒潛艇的設(shè)計(jì)理念。該平臺(tái)由水面船舶運(yùn)輸?shù)焦ぷ骱Ｓ颍⒎胖迷诰嚯x海岸幾千米 70 m 深的海床上。該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是可以避免波浪和臺(tái)風(fēng)等惡劣的海洋環(huán)境條件。

韓國提出了重力座底式的海洋核電平臺(tái)這一概念(GBS)。將浮船塢型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用作核動(dòng)力發(fā)電裝置的承載平臺(tái)，可以很好地減小地震的影響。該海洋核電概念的類型處于陸上和海上核電站之間，可以部分減輕惡劣海洋條件對其載體造成的影響，但目前仍不能很好避免海嘯的影響。

1.2 我國海上浮動(dòng)核電站發(fā)展現(xiàn)狀

我國的海上浮動(dòng)核電站已處于起步階段，近年來，中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)等核電企業(yè)都不同程度在研發(fā)和推廣小型核反應(yīng)堆。目前，我國的海上浮動(dòng)核電站處于初始建設(shè)階段，雖起步相對于國外其他國家較晚，但在大功率船舶和島礁海水淡化領(lǐng)域、沿海島礁等提供電力供應(yīng)、石油鉆探等方面已形成共識(shí)。

2005 年，中國海洋石油總公司呼吁并組織實(shí)施海上核電站，解決渤海重油開采的能源需求和華南地區(qū)油氣資源的開發(fā)問題。2007 年，中國核動(dòng)力設(shè)計(jì)研究院以 ACP100 為基礎(chǔ)，提出了 ACP100S[2]，并開展了一系列研發(fā)和測試工作。2010 年，AP1000 成為中核集團(tuán)的重點(diǎn)科技專項(xiàng)，其分為陸上和海上小型堆 2 種類型。

2015 年，國家發(fā)展和改革委員會(huì)正式將海洋核動(dòng)力平臺(tái) ACPR50S 納入到能源科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃中[9]。初步設(shè)計(jì)工作于 2017 年啟動(dòng)，預(yù)計(jì) 2020 年建成發(fā)電。為了保障部分偏遠(yuǎn)島嶼的天然氣和石油的供電需求，中核集團(tuán)在 2016 年著手建設(shè)我國第 1 座海上浮動(dòng)核電站。2017 年，國防科工局領(lǐng)導(dǎo)指出，將在今后的 5 年間，大力發(fā)展我國海上浮動(dòng)核電站的建設(shè)，保障近海的電力穩(wěn)定。

針對渤海稠油油田熱開采所需要的熱能和電力的需求，中核集團(tuán)中國核動(dòng)力院聯(lián)合中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，開展了 ACP25S 和 ACP100S 小型堆的論證工作[2]，以適應(yīng)海上油田的開發(fā)，增強(qiáng)其適用性。

2 國外海上浮動(dòng)核電站政策標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀分析

海上浮動(dòng)核電站雖具有高效、環(huán)保、安全等不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但其進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展會(huì)面臨多方面的問題。海上浮動(dòng)核電站的建造需要考慮諸多因素，針對安全和應(yīng)急、設(shè)備設(shè)計(jì)和建造、運(yùn)行和監(jiān)管等多個(gè)方面，急需建立相關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

總的來說，通過大量文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，針對海洋核動(dòng)力平臺(tái)，國際上相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)并未健全，我國也未出臺(tái)相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系。國際上針對海上浮動(dòng)核電站的建設(shè)有總體指導(dǎo)和相關(guān)要求的只有《不擴(kuò)散核武器條約》和《聯(lián)合國海洋法公約》。除此之外，其他還沒有針對其頒發(fā)相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)[8]。N.S.Khlopkin,P.Zotov 在介紹俄羅斯民用核動(dòng)力船舶發(fā)展的歷史基礎(chǔ)上，論述了核動(dòng)力船舶的可靠性、安全性和生態(tài)清潔性，強(qiáng)調(diào)了建立核動(dòng)力商船國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和安全操作規(guī)范的必要性。現(xiàn)階段，浮動(dòng)式核電站的設(shè)計(jì)依據(jù)主要有《IMO 核動(dòng)力商船安全規(guī)范》、《海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范》、《海上移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)狀態(tài)動(dòng)態(tài)評價(jià)及應(yīng)急指南》、《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范，并參考俄羅斯的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[ 9 – 10 ] 。2013 年，IAEA 發(fā)布了《可移動(dòng)核電站法律、機(jī)制問題》的研究報(bào)告，針對船裝移動(dòng)核電站的一些法律法規(guī)、政策標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，對其適用性進(jìn)行分析得出，船裝可移動(dòng)核電站因自身建設(shè)構(gòu)造和所處環(huán)境的不同，在某些時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生某些技術(shù)方面的問題[11 – 12]。

2.1 俄羅斯相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)

俄羅斯“ 羅蒙諾索夫院士” 號(hào)核電站是世界上首座已出海作業(yè)的海上浮動(dòng)核電站。與其有關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)，對我國海上浮動(dòng)核電站的建設(shè)具有指導(dǎo)和借鑒作用。《核動(dòng)力船舶及浮動(dòng)裝置入級(jí)與建造規(guī)范》是俄羅斯船級(jí)社規(guī)范文件，該文件針對核動(dòng)力船舶等入級(jí)檢驗(yàn)，細(xì)致全面地作出了規(guī)定[13]。

俄羅斯海上核動(dòng)力浮動(dòng)核電站的相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)可分為 3 個(gè)層級(jí)[14 – 15]，如表 2 所示。

各層級(jí)相互協(xié)調(diào)、相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了俄羅斯核動(dòng)力浮動(dòng)核電站的政策標(biāo)準(zhǔn)體系。各個(gè)層級(jí)的主要組成部分如圖 3 所示。其中，低層級(jí)的國家或企業(yè)各部門頒布的非強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 89 個(gè)，核動(dòng)力艦船相關(guān)安全指南 5 個(gè)[9]，核動(dòng)力艦船相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 8 個(gè)[10]，如圖 4 所示。

2.2 國際原子能機(jī)構(gòu)相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

國際原子能機(jī)構(gòu)所制定的安全標(biāo)準(zhǔn)是各締約國根據(jù)相關(guān)國際公約來評價(jià)其遵循情況的強(qiáng)有力的工具之一。其包括安全基本法則、安全要求、安全導(dǎo)則、應(yīng)急響應(yīng)系列等，如圖 5 所示。這些適用于國際原子能機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，同時(shí)也適用于海上浮動(dòng)核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對突發(fā)的海洋事件，起到應(yīng)急的作用。

IAEA 安全基本法則的目的是確定基本安全目標(biāo)、安全原則和安全概念，這些是構(gòu)成原子能機(jī)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)及其安全相關(guān)計(jì)劃的基礎(chǔ)。詳細(xì)闡述了基本安全目標(biāo)的 10 項(xiàng)相關(guān)安全原則，并簡要介紹了其目的。基本安全目標(biāo)適用于所有造成輻射危害的情況。IAEA 安全要求包括核與輻射應(yīng)急的準(zhǔn)備和響應(yīng)、設(shè)施和活動(dòng)的安全評定、放射性廢物的處置前管理、設(shè)施和活動(dòng)的管理系統(tǒng)、核或放射緊急情況的應(yīng)急準(zhǔn)備與響應(yīng)、IAEA 促進(jìn)安全的政府、法律和監(jiān)管框架等 7 個(gè)方面。分別對各方面在范圍、制度和職能方面進(jìn)行了詳細(xì)說明。IAEA 安全導(dǎo)則針對核或輻射應(yīng)急準(zhǔn)備與響應(yīng)準(zhǔn)則、涉及放射性物質(zhì)運(yùn)輸事故的應(yīng)急響應(yīng)的計(jì)劃和準(zhǔn)備、攝入放射性核素引起的職業(yè)照射評估、職業(yè)輻射防護(hù)這幾個(gè)方面，從范圍、要求等方面進(jìn)行了介紹。

IAEA 應(yīng)急響應(yīng)系列從核或輻射緊急情況下的公眾信息溝通和研究堆應(yīng)急響應(yīng)程序兩方面進(jìn)行了闡述。這些文件對海上浮動(dòng)核電站安全標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建都具有指導(dǎo)意義。

3 我國海上浮動(dòng)核電站發(fā)展前景分析

3.1 明確發(fā)展需求，細(xì)化規(guī)則制定

為應(yīng)對海洋環(huán)境惡劣、引發(fā)核事故的外部偶發(fā)事件多、監(jiān)測與應(yīng)急手段受限、放射性后果預(yù)測不確定性大、海上應(yīng)急救援難度大等關(guān)鍵問題，建設(shè)和發(fā)展海上浮動(dòng)核電站具有重要意義。可以對偏遠(yuǎn)的島嶼進(jìn)行海水淡化，為周邊的城市提供能源。可以不用像陸上核電站一樣考慮核電廠的選址和周邊人口遷移的問題。針對臨海國家和海洋面積眾多的國家具有很好的應(yīng)用前景。我國應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，明確發(fā)展需求，進(jìn)一步細(xì)化我國海上浮動(dòng)核電站的具體規(guī)則，在安保設(shè)施、應(yīng)急能力和環(huán)境的適用性等方面定制具體目標(biāo)需求，構(gòu)建適用于我國海上浮動(dòng)核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2 借鑒美俄相關(guān)成熟技術(shù)，深化國際合作

俄羅斯作為建立首座海上浮動(dòng)核電站的國家，在其成熟的艦船核動(dòng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上，“羅蒙諾索夫院士”號(hào)浮動(dòng)核電站完成設(shè)計(jì)與建造，并在俄核動(dòng)力破冰船上長期使用。目前專為北極和遠(yuǎn)東地區(qū)供電的“羅蒙諾夫號(hào)院士”號(hào)已經(jīng)出海，主要是為偏遠(yuǎn)的工業(yè)企業(yè)、海上油氣平臺(tái)和港口城市提供電力。計(jì)劃于2019 年投入試運(yùn)行，取代比利比諾( Bilibino)核電站，成為世界上最北端的核電站。

美國模塊化技術(shù)逐漸成熟，并有快速發(fā)展的趨勢，可以為海上浮動(dòng)核電站的反應(yīng)堆提供更加高效可靠的技術(shù)支撐。同時(shí)要把握和關(guān)注其他浮動(dòng)式核電站的設(shè)計(jì)，把握其先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)性等。

3.3 維護(hù)海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國

近年來，我國對海洋權(quán)益的重視度逐步增加。與此同時(shí)，我國的海洋權(quán)益也受到其他國家的侵犯。例如，美國一再以“ 航行自由” 為借口進(jìn)行南海挑釁， 侵犯我國海洋主權(quán)。建設(shè)海上浮動(dòng)核電站，可以更好地維護(hù)我國的海洋權(quán)益，更好地發(fā)展我國能源強(qiáng)國戰(zhàn)略，提升我國的國際地位。

為更好地建設(shè)海洋強(qiáng)國，維護(hù)國家利益，保障我國海洋周邊的海洋資源不被其他國家開采和掠奪。海上浮動(dòng)核電站在海水淡化和能源供給方面有著舉足輕重的作用，建造并發(fā)展海上浮動(dòng)核電站可以提升周邊島嶼居民的生活水平，更有利于守護(hù)我國海疆。在當(dāng)前全球能源發(fā)展形勢下，基于我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略背景，建造和發(fā)展海上浮動(dòng)核電站具有一定的價(jià)值。

4 結(jié) 語

海上浮動(dòng)核電站是核電工程和海洋工程的結(jié)合。其選址條件相對寬松，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，有抵御自然災(zāi)害和事故的天然優(yōu)勢，未來將具有很好的應(yīng)用遠(yuǎn)景。到現(xiàn)在為止，全世界與海上浮動(dòng)核電站有關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)極其不完善，法律法規(guī)還未成熟，都還在初步建立階段，使得其發(fā)展受限。國際原子能機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展相關(guān)研究，俄羅斯也制定了管理監(jiān)管體系和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。我國在海上浮動(dòng)核電站的建造方面還處于起步階段，在監(jiān)管和運(yùn)營方面具有很大的不確定性，未建立相關(guān)的成熟標(biāo)準(zhǔn)體系。因此，建立海上浮動(dòng)核電站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系顯得尤為重要。我國需要統(tǒng)籌海上浮動(dòng)核電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需求，從而解決設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營等多方面的問題，從而更好地解決海上發(fā)電、海水淡化等問題。

免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自合作媒體、機(jī)構(gòu)或其他網(wǎng)站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。本網(wǎng)所有信息僅供參考，不做交易和服務(wù)的根據(jù)。本網(wǎng)內(nèi)容如有侵權(quán)或其它問題請及時(shí)告之，本網(wǎng)將及時(shí)修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者，視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。