核動力商船成航運革命技術推動零碳排放航行

一、核動力商船的發展 

     核動力商船是以核能為動力的商用船舶，包括散裝貨船、貨櫃船、油船以及海工船等多種船型。早在1960年代，美國就成功建造了世界上首艘核動力商船「薩瓦納」號。但受營運成本、經濟效益以及安全性等影響，核動力商船的發展並不順利。現階段，除俄羅斯的核動力破冰船外，其他國家大多將其應用於軍事領域。蘇聯於1957年建造了列寧號核動力破冰船，該船是世界上首艘採用核動力推進系統的水面艦船。繼蘇聯列寧號破冰船後，美國於1959年建造了薩瓦納號核動力商船，1965年後，薩瓦納號開始被用於商業運營，並於1971年正式退役，前後僅運營了9年，期間共航行了45萬海裡。以商船而言，「薩瓦納號」規模較小，且建造與營運成本較高，無法高效經濟地運作。1960年，德國建造奧托·哈恩號核動力礦砂船，並於1970年開始其商業運營，主要用於運輸礦石和糧食，同時也兼運乘客。 1979年，奧托·哈恩號同樣因成本與安全問題被迫退出運營。1972年，日本建造了陸奧號核動力散裝貨船，但該船實際上從未裝載過商業貨物，首次試航期間因出現微量放射線洩漏事故，遭到了日本反核民眾的大規模抗議。1991年，塵封多年的「陸奧號」在完成技術改進後進行了遠程航行試驗，成功繞地球航行了2週，顯示了核動力商船的技術優勢。隔年，陸奧號正式退役。 

      進入21世紀以來，全球季候暖化不斷加劇，為改善溫室效應，各海運強國紛紛推出以甲烷、鋰電池以及氫燃料電池等作為動力來源的環保船舶，同時將目光再次聚焦到核動力商船領域，開展了一系列前沿性研究工作，旨在探索航運業脫碳化的最優路徑。2020年，由比爾·蓋茲擔任董事會主席的TerraPower公司與英國Core-Power公司、法國Orano公司以及美國南方電力公司合資成立了一家新核能企業，旨在開發熔鹽反應堆技術，用以推進核動力商船的應用進程。比爾蓋茲認為，儘管2011年的福島核危機使多國對核能的應用愈發敏感，但核能仍然存在巨大的應用潛力，另從創新和投資的角度來看，核技術已日臻成熟，具備大規模應用的條件。此外，美國船級社於2022年獲得美國能源部80萬美元合同，用來研究商業航運使用核動力的可能性。中遠海控在2024全球供應鏈大會上，Seaspan董事長發表主題演講介紹航運業綠色脫碳轉型之路，並強調了可實施、可負擔、可持續的重要性。目前全球營運的船隊約11萬艘。可使用清潔能源的船舶佔比少於2%，其中LNG佔比約為60%，電池混合動力佔25%，剩餘的是生質燃料、甲醇、核能、氫、氨，總計15%左右。在新造船訂單上，將會有超過200艘的LNG雙燃料貨櫃船，150艘甲醇雙燃料貨櫃船，陳兵認為未來貨櫃箱船能源實現綠色脫碳目標之路充滿未知和挑戰。

二、核動力船舶推動零碳排放 

       核動力商船可透過減少碳排放、延長船舶壽命、消除未來燃料的不確定性以及節省新燃料加油基礎設施開發的巨額成本來改變商業航運。英國勞氏船級社近期發布的權威報告指出，核能將成為航運業的重大變革性技術，其潛力巨大，有望徹底改變航運業的面貌，推動行業向更加安全、可靠、零排放、長壽命和高生產力的方向發展。這對搞廢核的台灣而言不啻是當頭棒喝。隨著全球核能技術的進步，核能將在商業航運中廣泛應用。勞氏船級社作為技術和專業服務組織及海事船級社，認為核能將成為重塑航運業的核心力量。這項轉型不僅涉及船舶本身的安全性、可靠性和能源效率提升，還包括船舶營運商在技術管理、採購、品質方法和安全文化等方面的全面革新。報告特別指出，核動力在海軍艦艇及部分國有貨船和破冰船上的應用已有七十年歷史，其無與倫比的安全記錄為商業用途的推廣提供了堅實基礎。目前，先進的核子技術正在加速開發中，預計將在新一代大型高效貨船上實現安全部署，這些船舶將以更高的速度航行且實現零碳排放，引領航運業進入綠色發展的新紀元。 

     為了促進商用核動力船舶的國際流動和移動式浮動核電廠的部署，國際海事組織(IMO)和國際原子能總署(IAEA)需重新檢視並調整現有法規。特別是《國際海上人命安全公約》(Solas)等關鍵法規，需針對反應器選擇、輻射安全、調查、證書及核動力船舶的特殊控制等方面製定統一標準，以確保安全監管的到位。報告指出，人們對核動力航運的興趣主要源自於其顯著的減碳排效果。核電為實現航運業零碳排放營運提供了有效途徑，並解決了港口燃料和基礎設施建設的不確定性問題。一旦反應器租賃協議簽訂，船舶營運商即可確保長期穩定的電力供應，無需擔心綠色燃料的供應問題。對於核推進技術的實施時間表存在兩種觀點：一是希望利用現有技術，在2030年左右將核推進設備投入運營；另一是致力於在未來20年內逐步部署，屆時將考慮更廣泛的技術選擇。勞氏船級社報告同時估算了海上反應爐的成本，並指出隨著生產率的提高，成本將迅速下降。英國核子工程公司Core Power的建模分析顯示，對於一支典型的亞歐航線船隊而言，先進反應器的經濟優勢顯著，但具體成本需綜合考慮監管過程、保險費用等多種因素，這項分析為核動力船舶的商業可行性提供了重要參考。該報告同時指出小型模組化反應器(SMR)，包括輕水反應器、微型反應器和熔鹽反應堆，是最有前途的核子技術之一。 

三、中國大陸江南造船公司發表2.4萬箱核動力貨櫃輪 

     整體來說，在全球節能減碳的背景下，核動力商船已成為世界各海運強國的重點研究領域之一。隨著核動力技術的不斷進步，核動力商船的發展路徑已很明晰。未來，船用核動力推進技術將更成熟，風險可望更低，民眾接受度也將提高。近年來，第四代反應堆技術迅速發展，核能商船的經濟競爭力顯著提升，大型、超大型遠洋商船將成為核能推進系統的最佳載體。根據先前經驗，經濟性是限制核能商船大規模發展的重要因素。荷蘭C-Job公司研究顯示，雖然核動力商船的研發成本較高，但採用核動力推進系統的船舶能夠在5到15年內具有成本效益，核動力將成為未來大型、超大型遠洋商船的最佳選擇。目前，越來越多的國家將投入核動力商船的開發隊伍中。目前，包括美國、日本以及韓國在內的世界各海運強國均啟動了各自的核動力商船研究工作，英國更是在法律監管層面搶先構建了核動力商船的發展指導框架，各國的一系列動作均驗證了核動力商船的廣闊發展前景。未來，隨著航運業脫碳化趨勢的進一步深入，核動力商船的熱度將持續上升，成為各國搶佔未來船舶產業發展優勢的前沿領域之一。隨著時代進展，無需短期添加燃料、動力強勁、幾乎零排放的核動力商船已再次成為各海運強國的關注熱點。 

     在2023年12月5日舉行的中國國際海事技術學術會和展覽會上，中國船舶集團有限公司旗下江南造船公司正式發表全球首型、世界最大2.4萬箱核動力貨櫃輪船型。根據澎湃新聞報導，該型船採用國際上先進的第四代堆型熔鹽反應堆解決方案，安全性高、反應堆高溫低壓運行，在原理上規避堆芯融化，具備防擴散與固有安全特徵。該船型無需耐高壓容器與管路，即便發生破口事故，在環境溫度下迅速凝固，事故後除正常停堆手段外還可以把熔料鹽排出堆外，實現快速停堆、防止事故擴展。同時，動力裝置佈置於船舶安全位置，該船型的電力系統採用雙側冗余設計，充分保證供電系統安全，並具備從人員聚集區應急撤離功能。設計上，該船型相對於傳統船型動力系統布置更為緊湊，可提供更多箱位；取消傳統煙囪機艙棚，採用首房艙方案，核電艙位於船艙中間部位。此外，整船採用全電方案，推進系統採用雙電機雙軸槳雙舵，兼具裝機功率、航速、操縱性優點。其主電源應用超臨界二氧化碳發電機組，核電動力系統採用緊湊的模組化設計。相比各種替代能源方案，該船型可實現更短的船長、更多的箱位。英國勞氏可能比任何其他船級社都擁有更多的核經驗，它確定了核電在海軍應用中的良好記錄。據稱，小型模組化反應器可以為商船提供低維護成本的選擇。專家先前強調了一系列好處，包括提高船速和節省加油時間的潛力。