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漂浮在海面上或停泊在海面下的新型核電站正引發(fā)關(guān)注。它可以在工廠里批量建造,比陸上發(fā)電站的造價(jià)更便宜

2017-09-18 10:46:09 · 經(jīng)濟(jì)學(xué)人 閱讀:311
漂浮在海面上或停泊在海面下的新型核電站正引發(fā)關(guān)注。它可以在工廠里批量建造,比陸上發(fā)電站的造價(jià)更便宜

漂浮在海面上或停泊在海面下的新型核電站正引發(fā)關(guān)注。它可以在工廠里批量建造,比陸上發(fā)電站的造價(jià)更便宜。海上核電站也更安全,因?yàn)楸诲^定在海床上的反應(yīng)堆永遠(yuǎn)不缺緊急冷卻。所有這些好處使得海上核電站成為一個(gè)值得探索的創(chuàng)意。俄羅斯正在建造并安裝第一個(gè)浮動(dòng)反應(yīng)堆,中國(guó)也有類似的抱負(fù)。

出海

浮在海面或拴在海底的核電站可能會(huì)比陸地上的同類更具優(yōu)勢(shì)

2011年3月11日,一場(chǎng)地震和海嘯導(dǎo)致日本福島第一核電站的三座核反應(yīng)堆熔毀。假如你由此得出結(jié)論,稱核能和海水不能攪和在一起,那也是情有可原。但許多工程師并不這么想。他們希望摻和進(jìn)來(lái)的海水更多些,而不是更少。實(shí)際上,他們已經(jīng)有各種計(jì)劃,在海上而非陸地上建造核電站。這些核電站或是漂浮在海面上,或是停泊在海面下。

乍一聽(tīng),這太瘋狂了。實(shí)則不然。陸上發(fā)電站是倚賴土木工程技術(shù)建造的定制結(jié)構(gòu),每座都略有不同,在工程的不同階段會(huì)有各種專家團(tuán)隊(duì)來(lái)來(lái)往往。海上發(fā)電站則不同,它們可以在工廠里批量建造,使用的即便不是流水線作業(yè)技術(shù),也至少是造船廠的那類技術(shù),而員工是固定的。

這會(huì)讓海上發(fā)電站比陸上發(fā)電站的造價(jià)更便宜。麻省理工學(xué)院的核電工程師雅各布˙布翁焦?fàn)栔Z(JacopoBuongiorno)認(rèn)為,建成后,海上發(fā)電站提供的電力價(jià)格將比陸上發(fā)電站便宜至少三分之一。前者也更安全。一座被錨定在海床上的反應(yīng)堆永遠(yuǎn)不缺緊急冷卻,而冷卻系統(tǒng)失靈正是福島核電站反應(yīng)堆熔毀的原因。它也無(wú)需防范恐怖分子會(huì)駕著飛機(jī)撞過(guò)來(lái)。它還能防海嘯——雖然海嘯在抵達(dá)淺水區(qū)時(shí)會(huì)變成破壞性的巨浪,但在廣闊的海域它們只是些微的漣漪。實(shí)際上,假如在海面下足夠深的地方(100米左右),這樣的水下反應(yīng)堆甚至不會(huì)受到過(guò)路風(fēng)暴的影響。

借助海水

法國(guó)原子能和替代能源委員會(huì)(CEA)的工程師雅克˙舍奈(JacquesChénais)認(rèn)為,所有這些好處使得水下核電站成為一個(gè)值得探索的創(chuàng)意。舍奈博士在該委員會(huì)主管小型核反應(yīng)堆部門,在為潛水艇供電這類技術(shù)成熟的水下反應(yīng)堆方面頗有經(jīng)驗(yàn)。他和團(tuán)隊(duì)目前正輔助法國(guó)軍事承包商海軍集團(tuán)(NavalGroup)設(shè)計(jì)一些反應(yīng)堆,它們會(huì)靜止不動(dòng),而不是被裝在船上四處移動(dòng)。方法是把一個(gè)反應(yīng)堆和一臺(tái)發(fā)電的蒸汽渦輪機(jī)裝在一個(gè)鋼筒里,這個(gè)鋼筒有一個(gè)足球場(chǎng)那么長(zhǎng),重約1.2萬(wàn)噸。

這整套名為Flexblue的系統(tǒng)會(huì)被固定在距海岸5至15公里處的海底。它離陸地足夠遠(yuǎn),可以確保緊急事故時(shí)的安全性,但又足夠近而方便維護(hù)。它產(chǎn)生的電力(可多達(dá)250兆瓦,夠一百萬(wàn)人使用)會(huì)通過(guò)一根海底電纜傳到岸上。遇到在潛艇內(nèi)無(wú)法完成的更換燃料或維修任務(wù),可以往鋼筒的壓載艙注入空氣,讓鋼筒浮到海面上。而當(dāng)一座發(fā)電站壽終正寢時(shí),可以將它拖到一個(gè)專門的設(shè)施里安全拆解,而不需要再找一批土木工程師來(lái)拆除它。

海軍集團(tuán)的這一設(shè)計(jì)目前尚未吸引到客戶。但一個(gè)略微保守些的海上反應(yīng)堆設(shè)計(jì)方式即將在俄羅斯見(jiàn)到成效——將它們固定在水面之上而非之下。首個(gè)此類反應(yīng)堆“羅蒙諾索夫院士號(hào)”(AkademikLomonosov)正在圣彼得堡的波羅的海造船廠(BalticShipyard)內(nèi)建造(見(jiàn)圖)。據(jù)運(yùn)營(yíng)俄羅斯民用核能項(xiàng)目的俄羅斯國(guó)家原子能公司(Rosatom)的安德雷˙布霍夫采夫(AndreyBukhovtsev)稱,該反應(yīng)堆已經(jīng)完成了96%。它將在今年稍晚些時(shí)候下水,被拖至摩爾曼斯克,從那里再被運(yùn)到俄羅斯遠(yuǎn)東區(qū)的佩韋克港口,自2019年起開(kāi)始發(fā)電。

“羅蒙諾索夫院士號(hào)”由裝載在一艘駁船上的兩座35兆瓦反應(yīng)堆組成。它們是那些用來(lái)為泰梅爾(Taymyr)級(jí)破冰船供電的反應(yīng)堆的改版,其設(shè)計(jì)令它們能夠承受住相當(dāng)大的撞擊,因而北冰洋上的風(fēng)暴應(yīng)該不是問(wèn)題。為增加安全性,承載它們的駁船會(huì)被錨定在一座可抗風(fēng)暴和海嘯的防波堤的后方,距海岸約200米遠(yuǎn)。

建造并安裝“羅蒙諾索夫院士號(hào)”總共將花費(fèi)4.8億美元,遠(yuǎn)少于在偏遠(yuǎn)陸地上建造一座能抵抗同等惡劣環(huán)境、規(guī)模相當(dāng)?shù)暮穗娬镜馁M(fèi)用。人們認(rèn)為整個(gè)項(xiàng)目能夠行得通,已經(jīng)在規(guī)劃第二座類似的核電站。

俄羅斯也不是唯一一個(gè)籌建浮動(dòng)反應(yīng)堆的國(guó)家。中國(guó)也有類似的抱負(fù)——不過(guò)相關(guān)設(shè)備的目的地比俄羅斯的更具爭(zhēng)議。具體來(lái)說(shuō),中國(guó)政府計(jì)劃在本世紀(jì)20年代建造多達(dá)20座浮動(dòng)核電站,反應(yīng)堆功率可達(dá)200兆瓦,為該國(guó)正在南海上建造的人工島嶼供電。這些島嶼是中國(guó)計(jì)劃對(duì)南海大部分海域行使主權(quán)主張的一部分,雖然這一主張?jiān)獾絽^(qū)域內(nèi)所有其他國(guó)家的反對(duì)。

參與這一項(xiàng)目的公司計(jì)劃也用法國(guó)人那種方式來(lái)讓部分反應(yīng)堆防范海嘯,即把它們固定在海水深到無(wú)法形成巨大海嘯波的地方。但因?yàn)樗鼈兪瞧≡谒嫔?,這并不能幫助它們防范風(fēng)暴。而且把它們建在遠(yuǎn)離海岸的地點(diǎn),還意味著無(wú)法使用像俄羅斯那樣建造庇護(hù)用的防波堤。這并非無(wú)關(guān)緊要。南海的臺(tái)風(fēng)掀起的海浪可超過(guò)20米。

為扛住這樣的風(fēng)暴,駁船上會(huì)有錨系在船頭下方可旋轉(zhuǎn)的“系泊轉(zhuǎn)塔”上。這會(huì)使得駁船像風(fēng)向標(biāo)一般,永遠(yuǎn)朝向風(fēng)吹來(lái)的方向。因?yàn)檫@是海浪撲來(lái)的方向,所以船會(huì)一直正面迎擊海浪,讓它能有最大可能征服大自然掀起的任何風(fēng)暴。駁船的船頭也會(huì)建得很高,有助于它乘風(fēng)破浪。如此一來(lái),這些核電站將能扛過(guò)“萬(wàn)年一遇的風(fēng)暴”,英國(guó)勞氏船級(jí)社(Lloyd’sRegister)的馬克˙蒂平(MarkTipping)說(shuō)。該組織為這些核電站的設(shè)計(jì)提供咨詢。

南海也是一個(gè)繁忙的航運(yùn)海域,因此任何漂浮在那里的發(fā)電站都需要能承受高負(fù)載貨船(比如以20海里的速度行駛)的直接撞擊,無(wú)論是因?yàn)榧兇獾氖鹿蔬€是由敵對(duì)行為所引發(fā)。在勞氏北京辦事處研究相關(guān)問(wèn)題的造船工程師陳海波說(shuō),一個(gè)解決辦法是在駁船上設(shè)置填充波形鋼板和木頭這類材料的防撞緩沖區(qū)。

不是所有人都對(duì)海上核電站這個(gè)主意感到欣喜。環(huán)保慈善組織“綠色和平”俄羅斯分部能源項(xiàng)目主管拉希德˙阿利莫夫(RashidAlimov)表示,海上核電站可能會(huì)遭遇海盜或恐怖份子登船,可能被冰山撞擊,也可能會(huì)違反難以在海洋上執(zhí)行的安全條例。7月21日,“綠色和平”取得了一項(xiàng)勝利——俄羅斯國(guó)家原子能公司稱,將在遠(yuǎn)離圣彼得堡的一個(gè)無(wú)人區(qū)域?yàn)?ldquo;羅蒙諾索夫院士號(hào)”裝載核燃料。

不過(guò)這只是個(gè)小波瀾。海上核電站的未來(lái)將更多地系于核電站自身的前景,而不是靠“綠色和平”等組織施壓。假如,就像許多擔(dān)心化石燃料發(fā)電站會(huì)改變氣候的人所預(yù)期的那樣,未來(lái)幾十年鈾將在發(fā)電中發(fā)揮重要作用,那么就需要興建大量的核電站。果真如此,那么把這類發(fā)電站投放到茫茫大海中很可能是個(gè)好主意。

原標(biāo)題:“潛浮”核電站,值得一試?

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