12月初,我国公布了一种新型核动力水面舰船,第四代核反应堆,全电推进,全球首艘。近几年我国已经着手在多型民用船只上,率先尝试使用核动力,未来十年这些“大洋巨兽”们,要纷纷下水。
今年是中国造船业捷报频传的一年。
前三季度,以造船完工量、新承接船舶订单量、手持船舶订单量三大指标来看,我国再度坐稳全球第一的宝座。

(1-10月,我国造船业3大指标)
在“量”增加的同时,我国造船业的“质”也在这些年里快步提升。
2008年我国完成首艘国产LNG船的建造工作。
2013年我国完成首艘航空母舰的建造工作。
2023年我国完成了首艘国产邮轮的建造工作。
我国造船企业在不断冲击传统高端造船业的同时,也将目光瞄准了新能源船舶。
2023年12月05日,中国船舶集团下属的江南造船厂传来一个大好消息。

(会展上的大型核动力集装箱船颁证仪式)
该公司在第21届上海国际海事会展上,公布了2.4万标准箱核动力集装箱船的设计方案。
该船预计船全长约400米、宽61米、排水量24万吨,最大航速22.5节。
该设计方案获得DNV(DET NORSKE VERITAS 挪威船级社,世界著名船舶和海上设备检验的机构)船级社颁发的原则性认可证书。
这意味着该型船在可期待的时间里一定会出现在海洋上。
第四代堆,动力新宠集装箱船一直以大著称,动辄排水量在20万吨以上,那么这艘还在“PPT”上的船,为什么这么引人注目呢?

(大型核动力集装箱船效果图)
首先,它的动力方案足够惊艳。
它的动力方案选择第四代堆熔盐反应堆。该型堆运行在高温低压工况下,在基本发电指标和第三代相当的情况下,安全性大大提高。

(全电推进系统示意图)
其次,它的推进方案足够时髦。
它选择全电推进方案。
该方案相较于传统柴油推进方案最大的优点是实现了全船能量精度高效控制,完成了全船能量的统一。这保障了在大多数情况下,它的推进系统都能处于最佳状态。最终,可以减少能量消耗和维护费用。
再次,它的清洁、经济性足够引领未来集装箱船的新趋势。
该型船采用了核电这种清洁能源,可以保障在其运营周期内实现“零排放”。这种低碳排放的设计,对未来集装箱船的设计具有十分明显的引领效应。
在叠加能量消耗低、换电次数少、装载能力强的优势下,该型船相较于传统集装箱船有着巨大的成本优势。它的出现将进一步降低我国的航运成本。
最后,该船型将极大改善我国航运将要面临的物流瓶颈。
随着我国高端制造业的逐渐壮大,诸如:新能源汽车、航空、机电等产品的出口量将进一步加大。
例如,比亚迪为了满足其对外出口的需求,新订购整车运输船。等江南造船厂公布的这种“海上巨无霸”面世后,必然进一步释放我国航运潜力。

(比亚迪订购的双燃料PCTC船示意图)
可见,随着我国产业升级,新的一轮产品出口高潮必然需要更大、更经济的运输船。
第四代堆,安全充盈
(第四代堆熔盐反应堆原理设计图)
在这型新船诸多亮点之中,最受人关注的就是它的动力系统。
那么,为什么会用到熔盐反应堆呢?
要搞清楚这个问题,我们首先要来看看商用反应堆的基本发展情况。
目前,民用反应堆经历了四代发展。
第一代堆是早期原型研究堆,1954年由苏联建成,装机容量5MW。
第二代堆是目前大多数核电站所用反应堆,正在逐步退役。这一代反应堆按照设计可以大体上分为:压水堆、沸水堆、气冷堆等。臭名昭著的福岛核反应堆正是这一代反应堆,其为“沸水堆”。
第三代堆相较于第二代堆,采用更有效率的的热能和安全系统,是目前新建核反应堆的主流技术。第三代堆一般有:进步型沸水式反应堆、改进型压水堆、水-水高能反应堆。
第四代堆以种子能量为标准可以区分为:热中子反应堆和快中子反应堆。其中熔盐反应堆以其采用的冷却剂为熔盐混合物而命名。

多种核动力民用船
江南造船厂推出的这型集装箱船就采用了熔盐反应堆,核燃料选择了钍,它具备低压高温的特点。
可见,采用这类反应堆的主要好处有:第一,不需要容器具备高压力能力;第二,不会有堆芯融毁的危险;第三,反应物也比较简单,不会带来难以处理的核废料。
但是,该反应堆的回路介质为氟化盐。这是一种强腐蚀物质,再加之未来将使用在海洋环境,未来该反应堆的防腐蚀问题将是一个难题。
大洋巨兽,不止一种我国未来将要采用核反应堆的船不止这一款。
早在2018年,我国就在着手研制核动力破冰船。
该破冰船为一艘排水量38000吨的核动力破冰综合保障船,具备破冰、开辟极地航道、供电、海上补给、救援的功能。

(网络上,关于中俄核动力破冰船的对比图)
该船将用于北极航线,预计在2025年完成船舶设计。该船据传采用了第三代小堆作为动力。
可见,未来中国核动力船不止有集装箱船这一种类型。随着我国对北极南极科考活动的增加,核动力破冰船的需求也将日益强烈。越来越多类型的核动力船舶,也将逐步露面。
五洋之上,五星飘扬在新中国建立伊始,革命先辈们就有上九天揽月,下五洋捉鳖的宏图伟愿。只是受制于当时的条件和环境,很多事情来不及做、很多成果来不及看。
时至今日,经过70多年的艰苦奋斗,我们终于可以上探月宫,下访龙宫了。
诚然,在一些领域我们还不是最领先的。在有些领域上,我们总有些挠心挠肝的念想。
但是时间终将证明:五洋之上,五星飘扬。
到时候,就麻烦“御用摄影师们”拍得清楚点。
