1942年12月2日，在恩里克·費(fèi)米等人的領(lǐng)導(dǎo)下，“芝加哥1號”核反應(yīng)堆正式建立，人類開啟了利用原子能（核動(dòng)力）的時(shí)代。21世紀(jì)20年代前夕，隨著氣候變暖，北極海冰融化，人類進(jìn)入了一個(gè)重新認(rèn)識北極、利用北極的“北極時(shí)代”。美國地質(zhì)勘探局發(fā)布的一份報(bào)告指出，世界上有約30%未發(fā)現(xiàn)的天然氣和13%的石油資源位于北極地區(qū)。原來冰封的“禁區(qū)”不斷升溫，變成各國關(guān)注開發(fā)的“熱土”。
冷戰(zhàn)時(shí)期，北極一度籠罩在大國核威脅的陰霾之下。冷戰(zhàn)結(jié)束后，俄羅斯作為世界上最大的北極國家，對于北極開發(fā)的熱忱隨著氣候的變暖不斷增加，而北極核能的和平利用，則是新時(shí)代新氣象。從極地必備的破冰船到可以為城市和海上鉆井平臺供電的浮動(dòng)核電站，俄羅斯北極核能應(yīng)用在穩(wěn)步發(fā)展。
北極交通保障——核動(dòng)力破冰船
隨著氣候不斷變暖，北極航道航運(yùn)量穩(wěn)步增長，目前航運(yùn)量最大的北方航道已經(jīng)成為俄羅斯亞馬爾天然氣運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?。作為北極航道通航的重要保障，強(qiáng)大的破冰船隊(duì)是俄羅斯開發(fā)北極的“急先鋒”。為了達(dá)成普京總統(tǒng)在2024年實(shí)現(xiàn)北方航道8000萬噸貨運(yùn)量的目標(biāo)，俄羅斯在破冰船的建造和應(yīng)用上也是加足了馬力。早在20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)就開始建造核動(dòng)力破冰船，為北極地區(qū)的活動(dòng)提供支持。相對于常見的使用柴油等化石燃料作為驅(qū)動(dòng)力的破冰船來說，雖然核動(dòng)力破冰船建造成本和維護(hù)花費(fèi)較高，但是在氣候環(huán)境惡劣、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足、難以補(bǔ)給的北極地區(qū)來說，核動(dòng)力破冰船強(qiáng)大的破冰能力、幾乎無限的續(xù)航力和自持力是任何常規(guī)動(dòng)力破冰船無法比擬的。
此外，在環(huán)保問題備受重視的今天，核動(dòng)力破冰船相對于常規(guī)動(dòng)力破冰船來說發(fā)生海上溢油事故的風(fēng)險(xiǎn)更低，這對于寒冷的北冰洋水域來說尤為重要。據(jù)研究表明，普通破冰船使用的重油在北極地區(qū)發(fā)生溢油事故之后，泄露的油料在北極低溫環(huán)境下很有可能在海水中發(fā)生變化，形成類似于巧克力慕斯?fàn)畹奈镔|(zhì)，其體積還可能會(huì)成倍增長，這種物質(zhì)體積龐大、污染程度高、存在時(shí)間久，不僅會(huì)污染海洋，對海域沿岸也會(huì)造成嚴(yán)重污染。如果采用核動(dòng)力，則可大大降低溢油風(fēng)險(xiǎn)。
俄羅斯研發(fā)的“北極”號22220型破冰船，排水量達(dá)到了3.35萬噸，兩具RITM-200反應(yīng)堆總功率可以提供60兆瓦的動(dòng)力，成為目前世界上動(dòng)力最強(qiáng)大的破冰船。據(jù)報(bào)道，22220型核動(dòng)力破冰船在波羅的海造船廠建造，目前，俄羅斯原子能集團(tuán)公司已經(jīng)采購了三艘此型破冰船，第二艘“西伯利亞”號在2015年5月開工，2017年9月下水，將在2020年11月交付；第三艘“烏拉爾”號在2016年7月開工，預(yù)計(jì)在2022年交付。2019年7月10日，俄羅斯宣布再采購兩艘新船，預(yù)計(jì)價(jià)值1470億美元。到2035年，預(yù)計(jì)將會(huì)有8艘新的核動(dòng)力破冰船加入俄羅斯破冰船隊(duì)。
俄羅斯如此積極地發(fā)展自己的核動(dòng)力破冰船隊(duì)，最終目的是為了實(shí)現(xiàn)北方航道的全年通航。北方航道是連接大西洋和太平洋間的海上捷徑，是“一帶一路”之外連接?xùn)|亞和西歐兩大世界經(jīng)濟(jì)引擎的第三條通道，相比于傳統(tǒng)蘇伊士運(yùn)河的航道，北大西洋和北太平洋之間的港口往來，如果北方航道將縮短約30%的航運(yùn)距離，縮短航行時(shí)間，也能減少相應(yīng)的保險(xiǎn)、人工和燃料費(fèi)用，同時(shí)沒有海盜的困擾，經(jīng)濟(jì)上具有良好的競爭力。如果俄羅斯能夠保證北方航道的全年通航，即可極大降低北極能源的出口成本，提高自身的競爭力，吸引更多的投資者來北極投資。
俄羅斯最新的“北極”號“北極”級核動(dòng)力破冰船
北極能源先鋒——浮動(dòng)核電站
俄羅斯的核動(dòng)力破冰船解決了往來北極的交通問題，是俄羅斯北極地區(qū)走向“富起來”的第一步，而下一步就是更好去開采北極地區(qū)的資源。俄羅斯北極地區(qū)城鎮(zhèn)地處偏遠(yuǎn)，交通不便，氣候條件惡劣，供電供暖一直是老大難問題。在蘇聯(lián)時(shí)期，在北極地區(qū)就有使用小型核反應(yīng)堆來提供電力和供暖的經(jīng)驗(yàn)，并一直沿用至今。但是蘇聯(lián)時(shí)期建造的反應(yīng)堆年歲已高，亟須替換，加之北極開發(fā)對于電力有更多的需求，俄羅斯開發(fā)了具有劃時(shí)代意義的浮動(dòng)核電站。
浮動(dòng)核電站，顧名思義，其核心在于“浮動(dòng)”，這也是與“固定”的傳統(tǒng)核電站的最大區(qū)別。核動(dòng)力用于發(fā)電，或者在船只、潛艇上的應(yīng)用并不鮮見，但是將核電站建在可以移動(dòng)的船只上，而且主要任務(wù)是向外界供能，俄羅斯在世界上是首創(chuàng)者。
2019年8月23日，由俄羅斯建造的浮動(dòng)核電站——“羅蒙諾索夫院士”號從摩爾曼斯克港起航，前往位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)楚科奇自治區(qū)的佩韋克港。到達(dá)佩韋克后，“羅蒙諾索夫院士”號取代比利比諾核電站，為該地區(qū)提供電力和供暖?！傲_蒙諾索夫院士”號是世界上第一個(gè)具有機(jī)動(dòng)性的海上核電站，在長144米、寬30米的駁船上搭載兩具功率為35兆瓦的KLT-40S型核反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆每4年才需要補(bǔ)充一次燃料，大修周期則長達(dá)12年，最終壽命不低于40年，持久耐用。由于浮動(dòng)核電站無需使用大量化石燃料，與傳統(tǒng)火力發(fā)電站相比，在偏遠(yuǎn)寒冷的北極地區(qū)具有相當(dāng)?shù)暮笄趦?yōu)勢。此外，核動(dòng)力發(fā)電不會(huì)排放溫室氣體，對于保護(hù)脆弱的北極生態(tài)環(huán)境，減緩氣候變暖效應(yīng)具有重要意義。浮動(dòng)核電站的另一個(gè)核心競爭力在于“浮動(dòng)”。傳統(tǒng)意義上發(fā)電站一旦建成，再進(jìn)行移動(dòng)的成本極高。但是在北極開發(fā)中，有很多資源開采地點(diǎn)并不位于城鎮(zhèn)附近，偏遠(yuǎn)島嶼和海上的作業(yè)平臺同樣需要大量的電力支持，俄羅斯的浮動(dòng)核電站完美解決了這一問題。哪里發(fā)現(xiàn)了新油井、氣井、礦區(qū)，就可以將浮動(dòng)核電站移動(dòng)到那里，為其提供電力和淡水，不但降低了開采成本，而且可以提高工人的作業(yè)環(huán)境和舒適度，可謂是一舉兩得。
“海上核能充電寶”的安全問題也是備注關(guān)注的焦點(diǎn)。在俄羅斯浮動(dòng)核電站投入使用的消息傳出后，美國阿拉斯加州、綠色和平組織等都對俄羅斯浮動(dòng)核電站的安全性提出了質(zhì)疑，甚至有人稱浮動(dòng)核電站為“浮動(dòng)的切爾諾貝利”。然而，與1986年切爾諾貝利核事故中存在設(shè)計(jì)缺陷的RBMK-1000（壓力管式石墨慢化沸水反應(yīng)堆）反應(yīng)堆完全不同，“羅蒙諾索夫院士”號使用的是在核動(dòng)力破冰船上經(jīng)過長期應(yīng)用的改進(jìn)型KLT-40S型核反應(yīng)堆，屬于壓水反應(yīng)堆，最大的特點(diǎn)就是安全，此外還有性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。目前全世界核電站、核潛艇和核動(dòng)力航空母艦等使用的反應(yīng)堆均以壓水反應(yīng)堆為主，俄羅斯具有安全操作核動(dòng)力破冰船五十多年的歷史，豐富的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和成熟的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，讓“海上核能充電寶”不會(huì)成為下一個(gè)“冰上切爾諾貝利”。
世界上首座浮動(dòng)核電站——“羅蒙諾索夫院士”號
事實(shí)上，美國對“海上核電廠”項(xiàng)目也很感興趣，早在上世紀(jì)七十年代，美國就提出實(shí)行“大西洋核電廠”項(xiàng)目，甚至已經(jīng)訂購兩具壓水反應(yīng)堆，但是由于預(yù)算和國內(nèi)反對聲音最終被取消。目前，俄羅斯原子能集團(tuán)正在開發(fā)下一代浮動(dòng)核電站，很多國家表示有購買興趣，俄羅斯的主要銷售目標(biāo)是應(yīng)用傳統(tǒng)電站不適用的偏遠(yuǎn)地區(qū)，并且可以提供相應(yīng)的核電站定制服務(wù)。據(jù)報(bào)道，新一代浮動(dòng)核電站將采用兩臺RITM-200M核反應(yīng)堆，每具反應(yīng)堆可以提供50兆瓦的功率，實(shí)力更為強(qiáng)勁?！傲_蒙諾索夫院士”的應(yīng)用，是俄羅斯開發(fā)北極的重要一步，凸顯了俄羅斯借助北極資源開發(fā)帶動(dòng)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的決心。
“小步快走”的中國核能發(fā)展
中國作為和平利用核能的大國，也在積極開發(fā)能夠應(yīng)用于極地的核能工程。目前，中國已經(jīng)在核潛艇上成功應(yīng)用了壓水反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)。雖然中國尚未擁有核動(dòng)力破冰船或者核動(dòng)力航母，但已成功完成“雪龍2”號科考破冰船的建造，“雪龍2”號極地科考船是我國第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船，標(biāo)志著我國極地科考設(shè)備邁入了獨(dú)立建設(shè)的新時(shí)代。與此同時(shí)，我國在核動(dòng)力破冰船的建設(shè)上也是穩(wěn)扎穩(wěn)打，小步快行。2018年，中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司電子商務(wù)平臺一則招標(biāo)公告顯示，上海中核浦原有限公司受中核海洋核動(dòng)力發(fā)展有限公司的委托，就“核動(dòng)力破冰綜合保障船示范工程技術(shù)咨詢與服務(wù)外委項(xiàng)目”進(jìn)行公開招標(biāo)，招標(biāo)中提出“基于成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，制造我國首艘核動(dòng)力破冰綜合保障船，須具備破冰、開辟極地航道能力，同時(shí)兼顧供電、海上補(bǔ)給保障及救援等功能”，這意味中國核動(dòng)力破冰船的研發(fā)和生產(chǎn)也已經(jīng)邁出重要一步。也許在不遠(yuǎn)的未來，中國制造的核動(dòng)力破冰船就能夠航行在北極冰封的航道之上，為中國和平利用北方航道，在科學(xué)考察、資源探測、搶險(xiǎn)救援等方面提供堅(jiān)實(shí)的保障。而且，中國如果成功將核動(dòng)力應(yīng)用于大型破冰船，可積累在大型船只上使用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，為中國未來大型艦只核動(dòng)力應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)支撐。
除了研發(fā)核動(dòng)力破冰船之外，中國的海上浮動(dòng)核電站項(xiàng)目也已經(jīng)在進(jìn)行之中，該項(xiàng)目由中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院牽頭設(shè)計(jì)。據(jù)中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院院長羅琦透露，中國浮動(dòng)核電站的研發(fā)工作基本收尾，中國核動(dòng)力研究院早在2010年就啟動(dòng)了ACP100S海上核動(dòng)力平臺的研發(fā)，近年來集中攻克了堆芯、小型化控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)等多個(gè)技術(shù)難題，具有100%知識產(chǎn)權(quán)，目前關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及核心設(shè)備研制等工作已全面完成。中國核工業(yè)集團(tuán)公司總經(jīng)理顧軍此前表示，公司正在為山東沿岸浮動(dòng)核電站開工建設(shè)做準(zhǔn)備，據(jù)稱，該項(xiàng)目將花費(fèi)中核集團(tuán)約21億美元，核電站將于2021年投產(chǎn)。與俄羅斯類似，中國也與很多浮動(dòng)核電站潛在買家進(jìn)行溝通，屆時(shí)中國制造將惠及到全球用戶。核能的和平利用或可成為中俄兩國在北極保護(hù)和開發(fā)合作的重要領(lǐng)域。在北極地區(qū)，核能的重要性不斷提高，除了上面提到的無法替代的核動(dòng)力破冰船和浮動(dòng)核電站之外，北極地區(qū)還運(yùn)行著用來探尋自然資源的核動(dòng)力潛艇、可以為油氣作業(yè)平臺供電的海底低功率小型核反應(yīng)堆等。北極獨(dú)特的自然環(huán)境需要獨(dú)特的供能方式，核能就是一個(gè)極佳的選擇。
俄羅斯目前對于北極的開發(fā)主要集中的北極航道和北極自然資源的開發(fā)，核能的應(yīng)用可謂是促進(jìn)開發(fā)的“力量倍增器”。中國在2018年正式發(fā)布《中國的北極政策》白皮書宣布，中國是北極事務(wù)的重要攸關(guān)方，是積極參與者、建設(shè)者和貢獻(xiàn)者。同時(shí)，中俄兩國2019年6月共同發(fā)布聯(lián)合聲明，提出推動(dòng)中俄北極可持續(xù)發(fā)展合作，在遵循沿岸國家權(quán)益基礎(chǔ)上擴(kuò)大北極航道開發(fā)利用以及北極地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、資源開發(fā)、旅游、生態(tài)環(huán)保等領(lǐng)域合作。核動(dòng)力破冰船和浮動(dòng)核電站的應(yīng)用，將為中俄合作一起更好的認(rèn)識北極，開發(fā)北極，共建“冰上絲綢之路”貢獻(xiàn)一份力量。
