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震动航运业! 谷歌签下全球首个核电协议，核能时代将开启？

美国技术企业谷歌公司周一（10月14日）宣布，已经与核能初创公司Kairos Power（以下简称“Kairos”）签署了一项协议，后者将建造七个小型模块化核反应堆（SMR），为谷歌的数据中心供电。这是一项极具开创性的协议，彰显了先进核技术不断增强的发展势头。这项全球首屈一指的企业交易标志着清洁能源新时代的到来，预示着核电将成为应对人工智能（AI）驱动电力需求激增的关键因素。然而，这一转变的影响远远超出了科技领域。航运业同样在积极探索核能作为实现其脱碳目标过程中潜在的颠覆性力量。01 谷歌大胆进军核电十多年来，谷歌一直走在可再生能源利用的前沿，从风能、太阳能到地热能，这是该公司实现无碳能源的宏大计划的一部分。在数据中心和人工智能领域能源需求急剧上升的背景下，谷歌计划通过这项具有前瞻性的协议，从Kairos购买六至七个小型模块化反应堆（SMR）所发的电力，而Kairos将为谷歌供应大约500兆瓦的无碳排放电力。该协议旨在使Kairos的首座SMR于2030年上线，预计到2035年还将有更多反应堆投入使用。最终目标是为美国电网增加高达500 兆瓦 (MW) 的无碳电力，支持谷歌的能源需求并为更广泛的国家脱碳努力做出贡献。选择核能，尤其是小型核反应堆（SMR），具有战略意义。SMR是一种容量通常为300兆瓦或更小的核反应堆，可以在工厂中制造并运输到现场进行部署。这些先进的反应堆有望克服传统核电站面临的许多挑战。它们的小型模块化设计可以缩短施工时间，提高部署灵活性，使核能可以在不同地点使用，并更无缝地融入现有电网。据德新社报道，与传统反应堆不同，Kairos的小型反应堆不用水冷却，而是用氟化物熔盐。这种熔盐不会沸腾，高温稳定性好，以它为冷却剂会比传统反应堆更安全。公司去年获准在美国田纳西州建造该公司第一个试验反应堆。因此，Kairos的熔盐冷却反应堆（MSR）进一步增加了它们的吸引力，具有固有的安全特性，能够在较低压力下运行，从而简化设计并降低成本。对于谷歌来说，转向核能的驱动因素是需要可靠的全天候电力来支持其针对算力的人工智能运营。核能如今被视为比太阳能和风能更稳定的电力来源，全球顶尖的科技公司因此对它寄予厚望。02 航运业的核野心谷歌在科技领域率先使用核能，而航运业也在走类似的道路。多年来，航运业一直在努力减少碳排放，但所有这些行动却收效甚微。不过，尽管目前全球大多数船队仍依赖于重油燃料，但航运业对未来使用液化天然气、甲醇或混合动力等替代燃料的积极性正在不断增强。在2024年上半年签订的造船合同中，船厂订购或建造的船舶中有35.7%（大约907艘）具备使用液化天然气（LNG）的能力，使其成为船东首选的燃料。此外，甲醇作为燃料的新船订单达到了242艘，占总订单的9.0%。紧随其后的是使用液化石油气（111艘新船，占比2.0%）和其他替代燃料的新船订单，约占总订单的2.9%。其他替代燃料包括氢气（29艘）、乙烷（45艘）、氨（26艘）、生物燃料（24艘）以及采用电池/混合动力推进系统的新船（约395艘）。众多企业正积极投身于核动力技术的研发与探索，将核能推进视为一个充满希望的解决方案。7月，劳氏船级社在其报告《可替代燃料系列报告之核能》中表示，核能可以通过其零排放的性质改变航运业，同时延长船舶的使用寿命，消除燃料和加油基础设施建设的不确定性。劳氏船级社特别指出，在保证安全监管的基础上，小型模块化反应堆（SMR）的兴起标志着船舶行业核动力燃料应用的重大变革，有望引领船舶行业绿色转型。如今，约有200个核反应堆在约160艘船上运行，其中大部分是军舰和潜艇。而核动力船舶最吸引人的一点，就是它的“长寿”特质——它可以在不加油的情况下行驶数年。最重要的一点：运行时不会排放任何二氧化碳。面对航运业去碳化的巨大挑战和新型反应堆技术的出现，人们开始重新评估核动力商船的潜力。挪威科技大学海洋运营与土木工程教授扬·埃姆布伦斯沃格（Jan Emblemsvåg）表示，对于商业航运公司来说，核动力是唯一现实的选择，他指出：“普通船舶的发动机跟房子一样大”，而且燃料占据了太多的空间。2023年，美国船级社（ABS）和赫伯特工程公司（HEC）联合开展了一项针对在14000TEU集装箱船和157000DWT苏伊士型油轮上装载核动力推进应用模型的研究。研究结果表明，在集装箱船上安装两台30兆瓦的LFR将提高载货量和速度，25年内无需加油；在油轮上安装四台5MW热管微反应堆，可提高油轮速度，但载货量需降低，25年内需要加油一次。两种设计均实现了二氧化碳零排放。ABS此前还曾与美国能源部（DOE）合作，调查在商用船舶上实施先进核推进系统的障碍。与此同时，劳氏船级社和CORE POWER已与马士基联合开展研究，探讨核动力集装箱船的可行性。这项研究旨在解决将第四代核反应堆引入航运业所需的监管框架和安全协议。研究结果可能会影响无排放海上运输的未来，为其他航运公司采用核能作为实现净零排放的多燃料战略的一部分提供路线图。马士基船队技术主管Ole Graa Jakobsen表示，尽管核电存在挑战，但未来核电可能成为物流业可行的脱碳选择：“核电在安全、废物管理和跨地区监管接受方面面临着一些挑战。到目前为止，这项技术的缺点显然超过了它的好处。如果能够通过开发新的第四代反应堆设计来解决这些挑战，核能可能在未来10到15年内成熟，成为物流业的另一种脱碳途径。因此，我们将继续监测和评估这项技术，以及所有其他低排放解决方案。”ABS董事长兼首席执行官Christopher J. Wiernicki表示，核能在海事领域的潜力不仅限于为单艘船舶提供动力。本月初，ABS公布了业界首部针对浮动核电站的综合规则，这是实现核动力船舶的关键一步。在最近与爱达荷国家实验室 (INL) 举行的论坛上，ABS强调核能不仅可以彻底改变船舶推进系统，还可以整合多个行业的清洁能源发电。“核能可以连接电力、工业和航运运输部门的能源需求，以优化能源生产和使用，保持电网可靠性，并支持航运和工业脱碳。更不用说它在生产电子氨和电子氢等清洁燃料方面的巨大潜力了，”Wiernicki说道。03 技术共通点与未来发展路径本次谷歌和Kairos的协议，以及航运业一直以来对核能源的探索，共同凸显了SMR为历来难以脱碳的行业提供清洁、可靠能源的潜力。其核心优势在于模块化设计，这使得SMR相较于可能需要十多年建设周期的传统核电站，能够实现更快部署。这种设计带来的灵活性，让SMR能够广泛应用于各种场景，无论是为谷歌的数据中心提供电力，还是为大型集装箱船提供穿越海洋的动力。谷歌协议中使用的小型核反应堆，属于熔盐冷却反应堆（MSR）。该反应堆可以在更高的温度下运行，效率也更高。其不加压且不含水，从而减少了发生“福岛”类型爆炸的风险。它们还会产生较少的废物流，也可以在不停堆的情况下进行加料。对于船舶来说，与普通燃油相比，MSR在船舶运行寿命内可以节省约7000万美元。当前，全球有80多种小型模块化核反应堆设计正在开发中，其中美国占比最大。然而，该国的造船业规模很小。全球大部分造船业上的核能应用都发生在中国、日本和韩国。自2020年9月起，韩华海洋与三星重工分别与不同伙伴签订协议，共同开发使用MSR的海上浮动核电站及相关技术。7月，韩国船舶与海洋工程研究所（KRISO）将和美国船级社（ABS）合作开发采用小型模块化核反应堆的浮动发电厂。许多航运业内人士预计，浮动发电厂将成为核动力商船商业化的第一步。这些平台将为偏远地区提供电力，取代化石燃料发电。去年5月，核技术公司Newcleo已与意大利造船公司芬坎蒂尼（Fincantieri）和咨询公司RINA合作开发适合海事使用的铅冷快堆（LFR）。该反应在低温下运行、堆效率高、燃料补充要求少、爆炸可能性低、融化可能性低，并且能够与现有船舶设计无缝集成。这些进步可以使船舶长时间使用核能，从而大幅减少温室气体排放和运营成本。去年12月，中国船舶集团有限公司旗下江南造船发布了全球首型，也是世界最大的24000TEU级核动力集装箱船船形设计。据了解，该设计采用国际上先进的第四代堆型MSR解决方案，安全性高，反应堆高温低压运行，在原理上规避堆芯融化，具备防扩散与固有安全特征。该船型无需耐高压容器与管路，即便发生破口事故，在环境温度下迅速凝固，事故后除正常停堆手段外还可以把燃料盐排出堆外，实现快速停堆防止事故扩展。ABS的Wiernicki在发布2023年研究报告时表示：“先进或小型模块化反应堆解决了传统上与商业海事核用途相关的许多问题，提高了安全性和效率，降低了成本和浪费，并防止了扩散。”然而，挑战依然严峻。对于谷歌及航运业而言，成功部署小型模块化反应堆（SMR）的关键在于如何应对复杂的监管环境。劳氏船级社在报告中表示，如果能够克服监管障碍，SMR的兴起将意味着核能应用于航运领域将迎来重大变革。核能可以通过零排放航运改变航运业，同时延长船舶的使用寿命，消除燃料和加油基础设施建设的不确定性，但必须解决监管和安全问题，才能实现其广泛的商业应用。ABS高级副总裁兼首席技术官帕特里克·瑞安 (Patrick Ryan) 认为，即使熔融氯化物反应堆设法避免了早期货船上使用的压水反应堆的技术问题（可靠性不稳定、运营成本极高，以及与放射性废物等），你仍然会面临公众对核能的看法问题，以及一些港口可能拒绝接纳核动力船舶。所以，未来核动力船可能遇到的一个障碍是碎片化的核监管问题。穿越国际边界的商用船只将在不同的港口面临不同的监管，例如，目前在美国获得批准的反应堆并没有自动获准在法国使用。除了监管方面尚有进步空间以外，还有部分人对在船体上安装核反应堆的质疑。即使是核动力船舶推进系统的支持者，也并非所有人都认为在船上安装反应堆是最好的方式。他们认为，核反应堆若安装在移动的船上，当遇到海浪时，反应堆会出现上下颠簸、摇晃、偏航和突然减速等问题，所以在短期内，使用核能作为电力来源来生产替代低碳燃料更有意义。04 减排的巨大压力航运业每年消耗超过3亿吨的化石燃料，产生的温室气体排放量占全球总量的3%。在联合国机构国际海事组织（IMO）去年7月的会议上，各方代表们对航运业碳减排可谓是雄心勃勃，还设定了2050年净零排放目标。IMO之前的目标是至2050年减少50%的碳排放量，和2008年的标准相当。而为了实现净零排放，行业必须摆脱重油，且为了达到最优的碳减排效果，大量船舶目前使用的替代化石燃料（例如液化天然气）最终也需要消失。不过，为后续快速使用更加清洁的燃料从而重新设计现有的船舶，并非一件易事。而花费更多的时间和财力建造新船，更是徒劳无益。有了IMO的严格规定，航运业便进行多头下注，大部分在氨、氢气和电池等替代能源上寻求机会。而如今有了航运巨头如马士基的撑腰，核动力船舶的大规模应用前景变得十分可期。05 未来展望谷歌与Kairos Power的携手合作，以及海事行业积极推动核能推进技术的发展，共同体现了人们拥抱创新、勇于通过前沿的技术解决方案来应对气候挑战的决心。现在，船用核动力推进技术持续迈向成熟，其潜在风险逐步缩减。近年来，第四代核反应堆技术取得了显著进展，避免了过往的一系列问题（如爆炸风险），在安全性和经济效益上均取得了极大改善。且长期以来，核泄漏风险一直是制约核电及核动力商船发展的重大障碍，但随着风险控制措施的不断加强和潜在风险的逐步降低，公众对核能应用的接受程度也将日益提高。在全球向脱碳目标迈进的背景下，这些努力彰显了各行各业如何利用尖端核技术来兼顾经济增长与环境可持续性的双重使命。核能，这一曾因安全顾虑和高昂成本而被边缘化的能源形式，如今正重新崛起，成为全球能源结构中不可或缺且可行的组成部分。

船员帮 2024-10-17

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