能源行業(yè)市場前景及投資研究報告：未來可替代燃料核能儲能

目錄-目錄前言1引言2一般安全性和放射性問題3

核能的驅(qū)動因素3.1

法規(guī)1.11.21.3核能海事組織引言關(guān)于核能457簡介32.1

關(guān)于核技術(shù)的公眾認知2.2一般安全性和放射性101113151718192024253.23.3船舶經(jīng)營人的需求和興趣技術(shù)經(jīng)濟驅(qū)動因素核能作為船用燃料的就緒狀況2.3

核能監(jiān)管2.4

具體核燃料加注注意事項2.5

港口就緒和法規(guī)2.6

燃料質(zhì)量2.7

總結(jié)4

核燃料生產(chǎn)和供應4.1

簡介5技術(shù)就緒66總結(jié)和結(jié)論總結(jié)和結(jié)論7其他資源和附件367.1

鏈接和其他資源7.237275.15.25.35.45.55.6簡介303132333435附件138壓水反應堆4.2

供應和需求預測2829熱管微反應堆熔鹽反應堆(MSR)鉛冷快中子反應堆(LFR)高溫氣體反應堆4.3

反應堆退役與放射性廢料可替代燃料系列報告之核能2前言前言海事脫碳所面臨的挑戰(zhàn)不僅在于它要發(fā)生，更在于它需要盡快發(fā)生。從帆船出現(xiàn)到帆船鼎盛時期的運茶快船，經(jīng)歷了數(shù)個世紀的時間，而帆船向燃煤蒸汽船的轉(zhuǎn)變則促進了供應鏈活動能力更強、速度更快的航運業(yè)變革。燃油蒸汽船、柴油機的陸續(xù)出現(xiàn)，又進一步實現(xiàn)了從帆船到機械動力的逐步改善。目前，航運業(yè)面臨的能源轉(zhuǎn)型與以往的演進過程截然不同。促進目前轉(zhuǎn)型的，并非單純是技術(shù)進步或經(jīng)濟效益，而是環(huán)保需求——關(guān)于減排的社會壓力、政策和監(jiān)管要求都越來越高。盡管決策者在做出決策時，商業(yè)前景往往不明朗，但卻清楚地認識到變革推動因素是政府政策和法規(guī)，如同溫斯頓·丘吉爾命令皇家海軍從燃煤改為燃油，或者在?？松ね郀柕滤固枖R淺后出臺的雙殼油輪命令一樣。在此背景下，船東、船舶承租人、保險公司、金融市場以及技術(shù)供應商都致力于更深入地了解該行業(yè)未來的走向。勞氏船級社致力于提供值得信賴的咨詢意見，通過能源轉(zhuǎn)型引領(lǐng)航運業(yè)安全、可持續(xù)的發(fā)展。我們推出的《可替代燃料系列報告》系列，聚焦于多種脫碳選擇方案，分析了政策發(fā)展、市場趨勢、供需機制以及安全影響。每一份聚焦于一種具體的燃料或技術(shù)，為行業(yè)面臨船舶動力領(lǐng)域的下一次巨大變革提供了參考點，有助于應對即將出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。本《可替代燃料系列報告》聚焦于核能。目前，這種動力源在航運業(yè)的應用較為有限，大體上局限于海軍應用及俄羅斯破冰船。憑借在使用端零排放的前景，以及新一代更先進反應堆技術(shù)的出現(xiàn)，作為一種旨在滿足廣泛海事應用領(lǐng)域的運營和監(jiān)管要求的零碳動力源，核能越來越受到關(guān)注。對于航運業(yè)來說，核能具有變革性的潛力，如同從木材到鋼鐵、從船帆到蒸汽或者集裝箱時代的變革一樣?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?1

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引言1.1第1章：引言引言作者為馬姆杜·沙納瓦尼(Mamdouh

el-Shanawany)博士，核能海事組織(NEMO)主席，國際原子能機構(gòu)(IAEA)總干事國際核安全咨詢組(INSAG)成員在航運業(yè)部署核能是解決航運業(yè)脫碳挑戰(zhàn)的關(guān)鍵舉措。國際海事組織(IMO)修訂溫室氣體(GHG)戰(zhàn)略后帶來的巨大挑戰(zhàn)，

核能可以在地理足跡最小的情況下提供穩(wěn)定、可靠的能源輸出。使得核能在能源議程上占據(jù)了一席之地。海軍及少數(shù)國有貨船和破

浮動核電站(FNPP)作為“綠色航運走廊”的樞紐，只需將海水和冰船采用核推進的歷史已有70多年，并且實現(xiàn)了無與倫比的安全記

空氣作為原材料，就能生產(chǎn)出航運合成燃料。錄。盡管商業(yè)應用尚有待實現(xiàn)，但目前正在開發(fā)的先進核技術(shù)會促進新一代大型、高效貨船的安全部署，在零排放的情況下實現(xiàn)更高航速。FNPP相結(jié)合，是應對航運核動力船舶與能夠生產(chǎn)合成燃料的業(yè)脫碳挑戰(zhàn)的符合邏輯的解決方案。為了在全球范圍內(nèi)促進商用核動力船舶的發(fā)展、部署移動式FNPP，國際海事組織和國際原子能機構(gòu)需要重新審視并調(diào)整現(xiàn)有的要求。航運業(yè)的能源轉(zhuǎn)型不是一朝一夕之舉。盡管核動力是終極脫碳方案，但并非所有船舶都適合核動力。除進一步提高能源效率以外，目前為實現(xiàn)2050年航運業(yè)脫碳目標而討論的主要方案包括氫和氫基合成燃料生產(chǎn)以及碳捕集。這些都是能源密集型活動，意味著要實現(xiàn)國際海事組織的凈零目標，所需要的能源要遠遠超過全球航運業(yè)目前的消耗量。無論是采用可再生能源還是核能，能源生產(chǎn)都一定不能加劇整體溫室氣體排放。核能相對于可再生能源的優(yōu)勢在于，核能海事組織的宗旨是將利益相關(guān)方與相關(guān)專業(yè)知識結(jié)合起來，協(xié)助核能及航運監(jiān)管機構(gòu)針對浮動式核動力的部署、運營和退役制定適當?shù)臉藴屎鸵?guī)范。核能海事組織會提供專家指導意見，推進最高安全、安保和環(huán)境標準，助力釋放這一新興行業(yè)的潛力。勞氏船級社是核能海事組織的創(chuàng)始成員之一。核能海事組織是由多家關(guān)注浮動式核動力的航運及核能公司組成的國際會員制組織?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?1

|引言1.2核能是什么？核反應堆將通過受控核裂變釋放的熱能匯聚起來，產(chǎn)生熱量，而熱量可關(guān)于核能以轉(zhuǎn)化為由電動力、機械動力或熱動力等構(gòu)成的組合。就海事應用來說，核反應堆產(chǎn)生的動力可以用于滿足推進、工業(yè)用途及其他船上需求。核動力的多個特征，有助于為航運業(yè)帶來新的經(jīng)營和商業(yè)模式：核動力的變革性，可以與船帆被蒸汽取代、燃煤被石油取代的變革性相當。此類特征包括無直接溫室氣體或其他排放，加注期以年甚至十年為單位，可靠性高，以及運行期間需要的維護有限。核裂變核能的是高能量密度的放射性重型材料；其生產(chǎn)、分配、處置和使用都受到嚴格監(jiān)管。考慮到其作為燃料的性質(zhì)和成本，因此需要進行資本化，而不是作為營業(yè)費用。重原子核裂變?yōu)槎喾N較輕的元素，同時釋放能量。核反應堆能夠安全地維持核裂變并將所產(chǎn)生的能量捕集為熱能，進而轉(zhuǎn)化為由電動力、機械動力或熱動力等構(gòu)成的組合。核能的大小、形狀和形式因反應堆設(shè)計的不同而有所不同，包括固體芯塊、棒料和液體。不同燃料的裂變同位素U-235濃度有所不同，包括受到嚴密監(jiān)管但可向持牌民營公司供應的低濃縮燃料，以及僅有少數(shù)國家在軍事或研究反應堆中應用的高濃縮燃料。圍繞經(jīng)營性核反應堆的成本結(jié)構(gòu)和監(jiān)管控制措施，會在船舶運營人與反應堆所有權(quán)人之間建立新的關(guān)系。部分船東和運營人可能會購買反應堆產(chǎn)生的電力，但不會擁有反應堆本身，由此避免船東被卷入核反應堆復雜的許可、運營事務中。核反應堆的主要運營差異在于其不需要燃料加注。不僅不需要針對預計行程加注燃料，核反應堆還具有運行數(shù)年甚至是數(shù)十年而不需要加注燃料的潛力。預計燃料加注的時間間隔至少為五至八年，甚至有可能長達30年?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?1|引言性質(zhì)表核能的優(yōu)點和缺點下表簡要描述了將核能用作船用燃料的益處和挑戰(zhàn)。優(yōu)勢和潛力挑戰(zhàn)和問題安全記錄出色關(guān)于運營的公眾認知和社會許可無溫室氣體排放不含硫(SOx)不需要頻繁加注（燃料充注）零排放監(jiān)管需要更新，并且介入程度高于傳統(tǒng)船舶新技術(shù)尚未在航運業(yè)得到證明反應堆所有者的前期資本投資高燒過核燃料和放射性物質(zhì)的處置核材料運輸對岸上基礎(chǔ)設(shè)施的要求低船上要求簡單明了不含氮(NOx)能量密度對比采用新一代核技術(shù)，可以將大多數(shù)貧化燃料用于發(fā)電鈾235

–

3,900,000

MJ/kg柴油–

45

MJ/Kg可替代燃料系列報告之核能61

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引言1.3核能作為船用燃料的就緒狀況勞氏船級社與行業(yè)利益相關(guān)方合作，對核燃料生產(chǎn)和供應進行全面評估，同時評估了針對船上發(fā)電而正在開發(fā)的反應堆技術(shù)。勞氏船級社海事脫碳中心制定了以多種維度衡量各種燃料目前就緒水平的框架（見《零碳燃料監(jiān)測系統(tǒng)報告》）。勞氏船級社海事脫碳中心根據(jù)監(jiān)測結(jié)果確定將會提升解決方案就緒水平，加快安全和可持續(xù)凈零排放轉(zhuǎn)型的研發(fā)和部署項目。在軍事行動和破冰作業(yè)中，目前已經(jīng)有一些核動力船舶，其中許多船舶使用的是高濃縮鈾(HEU)，而其反應堆類型并不適合商業(yè)用途。航運核動力的就緒狀況評估，反映的是核動力解決方案針對商業(yè)海運準備就緒所需要開展的工作。目前正在開發(fā)的新一代先進核反應堆可以同時在陸上和海上應用，吸引了廣泛的投資者推進基礎(chǔ)技術(shù)及核反應堆設(shè)計。通常，主要關(guān)注點會放在新解決方案的技術(shù)就緒水平(TRL)上，旨在評估各種解決方案用于航運應用的成熟度。技術(shù)就緒水平解決的是技術(shù)驗證、擴展和安全性相關(guān)的問題。不過，技術(shù)就緒只是針對商業(yè)航運進行總體解決方案就緒狀況評估的一個要素。投資就緒水平(IRL)評估海運解決方案的商業(yè)成熟度，其中會考慮財務方案、行業(yè)、供應鏈動態(tài)以及市場機會。社區(qū)就緒水平(CRL)會考察海運解決方案的社會成熟度，其中會考慮個人和組織的接受和采用情況；也包含監(jiān)管、可持續(xù)性以及社區(qū)接受等方面?？紤]到公眾對安全性的認知，針對核動力經(jīng)營取得社會許可會是一項主要挑戰(zhàn)。關(guān)于各種反應堆技術(shù)的具體情形，會在第5章予以詳細討論。投資就緒水平(IRL)、技術(shù)就緒水平(TRL)和社區(qū)就緒水平(CRL)的定義見附件1。技術(shù)就緒水平按一至九級評估，投資就緒水平和社區(qū)就緒水平按一至六級評估。可替代燃料系列報告之核能71

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引言熔鹽反應堆技術(shù)投資社區(qū)微反應堆技術(shù)投資社區(qū)技術(shù)投資社區(qū)技術(shù)投資社區(qū)資源9資源6資源6資源9資源6資源655推進生產(chǎn)推進生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船上運行反應堆換料和港口充電和港口反應堆換料和港口船上運行反應堆換料和港口充電和港口反應堆換料和港口技術(shù)就緒水平（1–9級）、投資和社區(qū)就緒水平（1–6級）技術(shù)就緒水平（1–9級）、投資和社區(qū)就緒水平（1–6級）壓水反應堆(PWR)技術(shù)投資社區(qū)資源9資源6資源65推進生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船上運行反應堆換料和港口充電和港口反應堆換料和港口技術(shù)就緒水平（1-9級）、投資和社區(qū)就緒水平（1-6級）可替代燃料系列報告之核能81

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引言高溫氣體反應堆技術(shù)投資社區(qū)液態(tài)金屬冷卻反應堆技術(shù)投資社區(qū)技術(shù)投資社區(qū)技術(shù)投資社區(qū)資源9資源6資源6資源9資源6資源655推進生產(chǎn)推進生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船舶生產(chǎn)船上運行反應堆換料和港口充電和港口反應堆換料和港口船上運行反應堆換料和港口充電和港口反應堆換料和港口技術(shù)就緒水平（1–9級）、投資和社區(qū)就緒水平（1–6級）技術(shù)就緒水平（1–9級）、投資和社區(qū)就緒水平（1–6級）可替代燃料系列報告之核能92

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安全性2.1第2章：一般安全性和放射性問題關(guān)于核技術(shù)的公眾認知在各種可替代燃料中，將核能用于航運業(yè)所面臨的一個獨特挑戰(zhàn)是公公眾的另一個顧慮是核反應堆堆芯熔毀，可能會導致釋放過量輻射。眾認知。盡管核能行業(yè)的安全記錄良好，但由于核事故的潛在嚴重性，福

新的反應堆設(shè)計都具有多種被動安全特性，能夠防止釋放放射性物質(zhì)，島和切爾諾貝利核事故一直在影響著公眾的觀念。即使發(fā)生污染，也可以將污染的影響降至最低。公眾關(guān)于核技術(shù)的主要顧慮是高度輻射對人類的影響，可能會提高患癌的概率。通過研究，目前對低度輻射的理解度較高，因為不清楚低度輻射是否會對人類健康造成威脅。要獲得經(jīng)營的社會許可，需要新的應用全面展示正常情形或者意外情形下的輻射與日常生活中的輻射并無差別。按照公眾的要求，內(nèi)在安全設(shè)計需要作為核系統(tǒng)的最低要求。另一個主要顧慮是放射性廢料的處理，包括燒過核燃料和污染材料的處理。要獲得經(jīng)營的社會許可，必須妥善計劃燒過核材料的最終處置，必須適合防范持續(xù)性問題。關(guān)于此類材料的安全存儲和處置，已經(jīng)實施了多項國際標準，會在第4.3章予以闡述。關(guān)于壞人利用移動式核反應堆開展邪惡活動的顧慮，可通過全面證明符合國際原子能機構(gòu)“3S”要求的“安保和保障”方面予以應對。目前已經(jīng)頒布了健全的法規(guī)，對核設(shè)施正常運行期間以及緊急情形下的人體輻射設(shè)定了限值，這在本章中會予以闡述。由于對安全、可靠且低輻射電力的需求越來越重要，因此，對岸上核電的公眾支持一直在提高。公眾參與，將成為核技術(shù)商用的重要組成部分。可替代燃料系列報告之核能10userid:532115,docid:172646,date:2024-08-22,2

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安全性2.2一般安全性和放射性簡介輻射暴露反應堆中使用的核能是高度放射性物質(zhì)；接觸此類放射我們在日常生活中都會暴露在自然的輻射之中，如來自空性物質(zhì)會對人身健康造成危害。因此，不僅實施了多種旨在保護工人免于接觸任何放射性物質(zhì)的安全系統(tǒng)，而且謹慎地設(shè)定了較低的、在核設(shè)施內(nèi)工作的人可以接受的暴露限值。間的宇宙輻射以及來自人造的微量輻射。這種背景輻射存在地理差異，受當?shù)氐刭|(zhì)、海拔及建筑環(huán)境的影響。輻射暴露的另一種常見是醫(yī)療程序。據(jù)美國國家輻射防護與測量委員會(NCRP)表示，美國人每年接觸電離輻射的健康影響可能不會立即顯現(xiàn)，而且會因所暴露劑量的不同而有所不同。急性輻射中毒可能會導致在數(shù)日內(nèi)。暴露于高度離子輻射的，會增加患癌風險。的平均輻射暴露量為6.2

mSv，其中約50%為背景輻射，48%

來自于醫(yī)療程序，<0.1%為職業(yè)暴露，<0.1%為工業(yè)暴露，2%為消費者暴露。放射性無法被人體感知，因此導致了在未覺察的情況下被輻射的風險?？梢允褂霉ぞ邷y量放射性，追蹤輻射風險，并且在輻射水平上升時發(fā)出警報。國際原子能機構(gòu)建議，自然背景輻射以外的任何輻射都要在合理情況下保持越低越好，但應低于個人劑量限值(IDL)。輻射工作者的個人劑量限值為平均每5年100

mSv，對于一般公眾來說，平均值為每年1

mSv。個人劑量限值的計量和應用存在國別差異。圍繞核能發(fā)電制定的嚴格技術(shù)和運行安全規(guī)章，反映了輻射暴露和環(huán)境污染的潛在風險。國際原子能機構(gòu)的報告顯示，輻射工作者每年接受的輻射劑量遠低于個人劑量限值。2可替代燃料系列報告之核能112

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安全性反應堆安全核安保目前考慮用于航運業(yè)的核反應堆設(shè)計，都具有能夠防范核事對于反應堆設(shè)計以及應急計劃區(qū)和應急計劃制定來說，監(jiān)管評估故的具體被動安全特性。老一代核反應堆設(shè)計的弱點之一是依賴于外部冷卻系統(tǒng)防止燃料過熱。即使反應堆已經(jīng)關(guān)閉，也需要進行這種冷卻。在這些老一代設(shè)計中，冷卻系統(tǒng)發(fā)生長期故障的，如泵停電，可能會導致反應堆中的溫度過高。和審批的一個組成部分是反恐考慮因素。旨在將下一代反應堆設(shè)計的故障風險和后果降至最低的被動安全特性，也能降低發(fā)生蓄意攻擊時導致安全殼失效的概率和后果。商業(yè)核反應堆不可能像核武器一樣發(fā)生爆炸。民用應用中的核能濃縮程度有限，可以避免被用于制作核武器。通過將濃縮程度保20%最新的反應堆設(shè)計包含被動安全特性，如不依賴于應急發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)、具有安全相關(guān)功能的泵，使得此類反應堆即使發(fā)生故障也能確保“離場安全”。被動堆芯冷卻系統(tǒng)降低了核事故的風險以及核事故造成的后果。持在以下，考慮到進一步濃縮所需要的技術(shù)和措施，商用反應堆中的燃料不具有制作武器級鈾原料的吸引力。核反應堆模塊需要符合國際原子能機構(gòu)的安全、安保和保障(IAEA3S)要求，而傳統(tǒng)能源則不需要符合這些要求。這些措施導致相對于傳統(tǒng)船舶來說，核動力船舶防范惡意攻擊的能力更強。比如，熔鹽反應堆(MSR)具有非高壓性，使得在發(fā)生故障時任何放射性物質(zhì)的擴散都會受到限制。熔鹽反應堆設(shè)計采用了多種手段，利用熔鹽的固有特性，可以在溫度升高時實現(xiàn)被動關(guān)閉?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?22

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安全性2.3核能監(jiān)管英國《商船（核動力船舶）條例》核能行業(yè)受到嚴密監(jiān)管，是各種發(fā)電方法中安全記錄最佳的發(fā)電方法之一，遠超過化石燃料動力源，與風能和太陽能發(fā)電并駕齊驅(qū)。2022年《商船（核動力船舶）條例》于2022年底施行，同時施行的還有《關(guān)于核動力船舶的航海指南》MGN

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(M)。該法規(guī)實質(zhì)上將《國際海上人命安全公約》第八章以及核規(guī)則轉(zhuǎn)化成了英國法律，因此僅限于壓水反應堆。這一法規(guī)和MGN揭示了國家政府在核動力航運中預計可以發(fā)揮的作用。整個行業(yè)均受國家級核監(jiān)管機構(gòu)監(jiān)督，如英國核監(jiān)管辦公室(ONR)、韓國核能安全所(KINS)以及美國核能管理委員會(NRC)。國際原子能機構(gòu)倡導并支持制定全面的監(jiān)管框架，以便在整個使

了關(guān)于核動力船舶安全標準的指導意見。與該規(guī)則一起的，是國際海事組織的A.491《核商船安全規(guī)則》于1981年通過，對《國際海上人命安全公約》第八章形成了補充，進一步提供用壽命內(nèi)確保核設(shè)施的安全性。監(jiān)管框架由相關(guān)立法、法規(guī)、指

1962年《布魯塞爾核動力船舶經(jīng)營人責任公約》，該公約尚未MGN

679寫明：“盡管目前不可能就這一主題提供廣泛的指導意見，但英國海事與海岸警衛(wèi)署(MCA)可以就單個項目進行逐一澄清。在核動力船舶取得了更多經(jīng)驗后，MCA也會盡力提供更多指導意見?！蹦弦约皬娪辛Φ念I(lǐng)導和安全管理計劃構(gòu)成。生效，且很可能不會生效?！秶H海上人命安全公約》第八章和《核商船安全規(guī)則》是基于20世紀70年代的反應堆技術(shù)和安全框架制定的，因此需要結(jié)合過去40年的技術(shù)發(fā)展，反應堆設(shè)計領(lǐng)域的持續(xù)開發(fā)，以及安全管理體系和質(zhì)量體系的不斷演進進行徹底審查。國際原子能機構(gòu)關(guān)于陸上核反應堆的規(guī)章已經(jīng)較為完善。目前正在對這些法規(guī)實施審查，以便編制針對移動、可運輸式應用中的小型模塊化反應堆(SMR)以及系列制造產(chǎn)品的要求和影響。對于航運業(yè)來說，依據(jù)現(xiàn)有法規(guī)評估浮動式核電站可行性的工作也正在進行之中，這一工作與國際海事組織和國際原子能機構(gòu)未來制定關(guān)于核動力船舶的規(guī)章具有密切關(guān)聯(lián)。值得關(guān)注的部分內(nèi)容包括：?

要在英國核動力船舶上安裝核反應堆，必須在啟動船舶建造之前取得MCA的批準。對于世界核運輸協(xié)會(WNTI)在國際海事組織海事安全委員會第108次會議上針對《核商船安全規(guī)則》提交的更為廣泛的差距分析，勞氏船級社針對海事安全和責任提供了差距分析。該文件列出了《核商船安全規(guī)則》中需要修訂的部分，以便指導核動力商船的設(shè)計和安全評估。?

核規(guī)則是以高壓輕水型反應堆為基礎(chǔ)的。其他類型的反應堆需要特別考慮，MCA可以針對個案進行逐一審批。?

核動力船舶的安全評估和行程規(guī)劃，必須在船舶抵達英國水域之前至少提前12個月告知MCA，包括抵達英國港口。航運業(yè)的核能法規(guī)《國際海上人命安全公約》(SOLAS)第八章規(guī)定了關(guān)于配備核電站船舶的基本要求，由此創(chuàng)建了涵蓋船上核反應堆設(shè)計、建造、運行、維護、驗船、搶救、退役的基本要求，包括將核動力用作推進手段的情形。?

核動力船舶的設(shè)計、建造、測試、檢驗、運行和退役，都需要符合質(zhì)量保證計劃(QAP)，在船舶使用壽命內(nèi)的所有階段，都要由單一組織負責總體QAP的管理和控制。船用核反應堆具體安全規(guī)章的制定，需要國際海事組織與國際原子能機構(gòu)密切協(xié)作，因為這兩個機構(gòu)分別負責航運以及和平利用核能技術(shù)。?

需要編制并持續(xù)更新全面且詳細的操作手冊，以便于在崗操作人員查閱信息并尋求指導，并且應當覆蓋與核電站運營相關(guān)的所有事項，尤其應關(guān)注安全性。?

核動力船舶在固定地點或泊位靠泊時，以及在船舶上實施涉及到離子輻射的作業(yè)時，則適用2019年《輻射（應急處置和公共信息）條例》?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?32

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安全性應急規(guī)劃區(qū)域基于風險的認證在岸上，核設(shè)施周圍設(shè)有應急規(guī)劃區(qū)域(EPZ)，在該區(qū)域內(nèi)，必須實施旨在應對核事故的計劃，以便保護人身健康和環(huán)境安全。盡管本身不是一種解決方案，但基于風險的認證方法可以用于進行法規(guī)調(diào)整，以便適合當前的以及即將出現(xiàn)的航運核技術(shù)。勞氏船級社基于風險的認證要求遵循了基于風險的方法，基本要求是要證明可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)相當?shù)陌踩?，并且符合IAEA

3S要求的一般預期。目前，對于海軍船舶中使用的壓水反應堆，可以在船舶靠港時設(shè)有覆蓋數(shù)千米的大規(guī)模應急規(guī)劃區(qū)域，這會給船舶運營人造成很大的責任；船舶會移動，因此，船舶的應急規(guī)劃區(qū)域可能會覆蓋陸上和水上的主要資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施。對于核動力海軍船舶來說，這些責任由政府承擔，以便船舶能夠投入運行。核動力船舶的安全規(guī)章需要更新，但很可能仍然會以風險評估以及基于風險的認證需求為基礎(chǔ)，因此規(guī)格更高，更聚焦于目標。關(guān)于核燃料處理的國際海事安全規(guī)章需要在國際海事組織、國際船級社協(xié)會(IACS)以及其他安全論壇展開討論，需要就燃料系統(tǒng)設(shè)計、處理及其他關(guān)鍵安全考慮因素提供入級指南。審批程序在《對各種IMO文件規(guī)定的替代和等效的批準導則》(MSC.1/

Circ.1455)中有概括說明。核動力船舶不適用1976年《海事賠償責任限制公約》。這意味著責任需要由船上核電站的運營人承擔。對于需要在商業(yè)保險市場上承保的風險，核動力船舶的應急規(guī)劃區(qū)域需要收縮至船舶的邊界為限，這一過程需要具體小型模塊化反應堆技術(shù)的安全特性才能實現(xiàn)。目前的廣泛預期是小型模塊化反應堆能夠安全地將應急規(guī)劃區(qū)域縮小至船舶邊界。勞氏船級社已經(jīng)制定了基于風險的認證(RBC)程序，與MSC.1/Circ.1455及國際海事組織的其他指南保持一致并且以之為基礎(chǔ)，且同等適用于非SOLAS項目。在需要就新的替代性設(shè)計提供認證和驗證信息時，可以將基于風險的認證用于風險評估。對于可替代燃料項目，基于風險的程序需要滿足SOLAS

Reg.II-1/55中的強新一代反應堆技術(shù)有縮小應急規(guī)劃區(qū)域的先例，包括NuScale采用的方法，該方法已經(jīng)得到了美國核能

制性要求、管理委員會的驗證。利用這種方法，可以開發(fā)符合岸上電站邊界的應急規(guī)劃區(qū)域。MSC.1/Circ.1455中的指南，并且根據(jù)勞氏船級社基于風險的認證程序?qū)嵤??？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?42

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安全性2.4具體核燃料加注注意事項加料是核動力會給航運業(yè)造成重大運營變化的領(lǐng)域。由于核燃料的能量密度高，因而反應堆在加料或更換之前可以運行多年。有些設(shè)計可以在船舶整個使用壽命內(nèi)提供動力。在現(xiàn)有船隊中，俄羅斯的核破冰船每五至七年加料一次；某由于前期購買船舶多年能源需求的成本高昂，并且核能些核潛艇的反應堆設(shè)計可以在30-35年的運行壽命內(nèi)都不需要加料。

分配受到嚴密的監(jiān)管，因此，預計船東和運營人不會以運營費用的方式購買燃料。相反，航運業(yè)可以租用反應堆，通過船傳統(tǒng)燃料和可替代燃料的加注，或者電動船舶的電池充電，

上反應堆的運行及合同獲得能源輸出。燃料本身可以在開始時屬于船員的責任，而核反應堆的加料則是一項專業(yè)作業(yè)，需要在

作為資本費用。在這一場景中，相關(guān)運營成本為船上能源的約(MWh)價格，而不是反應堆加料的成本。專業(yè)設(shè)施內(nèi)，由受過訓練的專家實施。根據(jù)未來的反應堆設(shè)計，

定每兆瓦時加料可能涉及到更換反應堆中的燃料，將反應堆加滿燃料，或者鈾價是按照U308當量的重量，以美元追蹤的商品價格。在福島核事故后長期持續(xù)的低需求情形之后，鈾的需求有所恢復，公眾對核能在脫碳中作用的接受程度越來越高，部分供應國發(fā)生中斷，而且地緣政治局勢日趨緊張，這些因素導致市場鈾價自2021年起開始上漲。利用部分設(shè)計的模塊化屬性更換整個反應堆。船用核反應堆的加料運營經(jīng)驗大體上僅限于軍事應用，在此類應用中，加料通常與船舶系統(tǒng)中期刷新同時進行。燃料成本核能含有可在數(shù)年內(nèi)滿足船舶的推進需求以及其他能源需求的能量。反應堆加料的價格遠高于船舶油箱加注一次燃料的價格，但考慮到反應堆加料能夠維持的運營期限較長，則相對于船舶的燃料加注成本，反應堆加料的成本競爭力更強。資料：/invest/markets/uranium-price可替代燃料系列報告之核能152

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安全性世界鈾生產(chǎn)鈾生產(chǎn)和需求世界礦產(chǎn)鈾生產(chǎn)的前三大國家為哈薩克斯坦、加拿大和納米比亞。全球產(chǎn)能自2020年低點以來一直在緩慢增加，預計隨著核動力的需求，在2025-2040年間會繼續(xù)增長。鈾的儲量比錫和鋅更加豐富。美國、日本和中國都在研發(fā)從海水中提取鈾的工藝；提取技術(shù)達到經(jīng)濟可行且高效的程度后，憑借海水中儲藏的45億噸鈾，海水鈾可以支撐數(shù)千年時間。資料：經(jīng)合組織核能署/國際原子能機構(gòu)(OECD-NEA/IAEA)，世界核能協(xié)會可替代燃料系列報告之核能162

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安全性2.5港口就緒和法規(guī)目前正在制定有助于核動力商船靠泊商用港口的法規(guī)和風險框架。盡定工作仍在進行中，但核動力海軍船舶仍然會定期獲準?？棵裼酶劭冢谶^去數(shù)十第一艘核動力商船薩凡納號(NS

Savannah)是由美國政府建造的，基礎(chǔ)設(shè)施要求年中從未發(fā)生過事故。核動力商船跨國航行并?？慷鄠€港口，也有歷史先例。在1962至1972年之間航行了10年。該船舶到訪了美國和世界各地的多個港口，作為艾森豪威爾總統(tǒng)“原子能為和平服務”項目的重要組成與燃油和其他可替代燃料相比，支持核動力船舶日常運行所需要的陸上基礎(chǔ)設(shè)施極少。由于去除了燃料加注需求，因此核動力船舶不需要依賴管道、儲罐、加注船、低溫存儲及構(gòu)成燃料加注基礎(chǔ)設(shè)施的其他港口設(shè)施。核動力船舶的跨港口航行由船旗國或牌照持有人所在國的監(jiān)管機構(gòu)批準，該等機構(gòu)會發(fā)放反應堆牌照，并且對反應堆和船舶實施監(jiān)管。

部分，旨在促進和平利用核能。薩凡納號到訪了美國32個港口以及26個國家的另外45個港口，包括曾經(jīng)穿過巴拿馬運河。不過，薩凡納號也曾被一些港口拒絕，包括在澳大利亞和新西蘭。國與國之間通過協(xié)議實現(xiàn)牌照互認，以便船舶入港。例如，根據(jù)英國2022年《商船（核動力船舶）條例》，船舶抵達英國水域（包括英國港口）之前，必須至少提前12個月將核動力船舶的安全評估情況和航行計劃告知海事與海岸警衛(wèi)署。預計會由指定港口專業(yè)提供核動力船舶維護服務，而這些服務的需求頻率會遠低于正常燃料加注。德國的核動力研究船舶奧托·哈恩號(Otto

Hahn)自1969年起運行了10年，到訪了22個國家的33個港口。值得注意的是，該船舶未被允許穿過蘇伊士運河?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?72

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安全性2.6燃料質(zhì)量核能

的生產(chǎn)受到嚴密監(jiān)管。全面的質(zhì)量控制可確保所制造的燃料符合精確的標準。核燃料的供應鏈短，且采用密封容器運輸，可將燃料污染的風險降至接近于零。目前有多個國際生產(chǎn)商生產(chǎn)反應堆用的核能。市場規(guī)模足以形成競爭，但由于成本、監(jiān)管等準入門檻較高，因此，市場規(guī)模一直較小。核能有許多種不同的類型，可以按照裂變同位素U-235的濃度進行分類。天然鈾的U-235濃度為0.7%左右，低濃縮鈾燃料的U-235濃度在20%以下，而高濃縮鈾的U-235濃度則為20%

或以上。商船等民用反應堆只能使用低濃縮燃料。對于未來考慮用于商船的許多先進反應堆設(shè)計來說，能量之間的高豐度低濃縮鈾(HALEU)。會是濃度在5%至20%關(guān)于核能行業(yè)供應鏈的質(zhì)量管理體系包含在ISO

19443:2018下，將被ISO/AWI

19443所代替。就燃料成本來說，預計燃料質(zhì)量不會是船東關(guān)注的事項，而會受到反應堆所有者的關(guān)注?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?82

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安全性2.7總結(jié)核能發(fā)電具有長期的安全記錄，也有監(jiān)管機構(gòu)在監(jiān)督新反應堆技術(shù)的安全開發(fā)。在航運業(yè)引入任何規(guī)模的核動力船舶，都需要對法規(guī)進行廣泛的更新，包括《國際海上人命安全公約》第八章。而國際海事組織需要與國際原子能機構(gòu)協(xié)作，制定關(guān)于核動力船舶的統(tǒng)一監(jiān)管體系。航運業(yè)關(guān)于核動力商船運營的經(jīng)驗相對有限；大多數(shù)航運經(jīng)驗來自于海軍船舶，而且使用的是不適合商業(yè)航運的老一代反應堆類型?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?93

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核能的驅(qū)動因素3.1第3章：核能的驅(qū)動因素法規(guī)航運公司需要了解影響航運業(yè)的歐盟Fit

for

55一攬子計劃的五個要素。Fit

for

55一攬子計劃是涵蓋社會和企業(yè)的歐盟總體脫碳戰(zhàn)略，包括下列內(nèi)容：對于400總噸至5,000總噸的雜貨船，以及5,000總噸及以上的海上船舶，將自2025年起適用MRV報告。40%本章重點討論在航運業(yè)采用核推進的各類監(jiān)管驅(qū)動因素。關(guān)于安全條例，見本報告第2章。核動力航運的監(jiān)管驅(qū)動因素與其他減排可替代燃料相同。核動力具有零運行排放的優(yōu)勢，因而可以形成直接的規(guī)章合規(guī)路徑，降低航運業(yè)的溫室氣體排放，并且實現(xiàn)整個行業(yè)凈零排放的終極目標。根據(jù)歐盟ETS，對該體系范圍內(nèi)的船舶負責的航運公司需要購買溫室氣體排放配額，覆蓋范圍包括歐盟內(nèi)部的航程、靠泊排放，以及往返歐洲經(jīng)濟區(qū)的航程中一半的溫室氣體排放。目前，需要交納歐盟配額?

經(jīng)修訂的航運碳排放監(jiān)測、報告和核查條例（歐盟MRV)?

經(jīng)修訂的歐盟碳排放交易體系指令（歐盟ETS)?

新的FuelEU

Maritime條例?

經(jīng)修訂的替代燃料基礎(chǔ)設(shè)施條例(AFIR)?

經(jīng)修訂的可再生能源指令(RED

III)2024年報告的核查排放量比例2025年報告的核查排放量比例的溫室氣體排放包括二氧化碳排放，但自2026年起，還會以二氧化碳當量為基礎(chǔ)，覆蓋二氧化氮和甲烷排放。歐盟法規(guī)勞氏船級社重點分析了這些相互關(guān)聯(lián)的要求將如何促使船東采用更嚴格的船舶能效戰(zhàn)略以及新的低碳燃料。2024年根據(jù)MRV體系就5,000總噸及以上貨輪和客輪報告的從燃料罐到使用(TtW)二氧化碳排放量，可用于2025年的歐盟ETS。航運業(yè)不能像其他行業(yè)在歐盟ETS實施早期那樣享有免費配額，但是將獲得一個分階段納入期，在此期間航運公司只需繳納特定年度核查排放量一定比例的配額（請參閱右側(cè)信息圖表）。100%一些最為成熟的航運業(yè)排放法規(guī)是由歐盟提出的。關(guān)于歐盟對核動力的立場，最近的信號是在《凈零工業(yè)法案》(NZIA)中寫入了“通過核工藝生產(chǎn)能源的先進技術(shù)”，并且將小型模塊化反應堆視為凈零技術(shù)。不過，尚沒有將核能視為可以在許可和公共采購方面為項目提供支持的“戰(zhàn)略技術(shù)”。2025年和以后年度報告的核查排放量比例2026年12月會對歐盟ETS實施審查，考慮增加400總噸至5,000總噸的海上船舶。每個年度的配額要求在下年度

月日之前繳納。930可替代燃料系列報告之核能203

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核能的驅(qū)動因素FuelEU

Maritime條例FuelEU

Maritime條例減排因子該條例對歐盟ETS形成補充，旨在推動可替代燃料的使用，在從油井到使用的全生命周期(WtW)基礎(chǔ)上覆蓋了船上使用能源的溫室氣體強度。歐盟注意到僅依靠支持能效提升的碳價和政策，不足以實現(xiàn)歐盟的脫碳目標，因此推出了FuelEU，以此創(chuàng)造對低排放或零排放燃料的激勵。自2025年起，航運公司被要求逐步降低船用能源的溫室氣體排放強度（見右表）。此外，自2030年起，F(xiàn)uelEU要求集裝箱船和客輪實現(xiàn)?？科陂g零排放。FuelEU

Maritime條例要求提交新的監(jiān)測計劃。對每艘船舶的評估均應說明為監(jiān)測和報告船上使用的能源數(shù)量、類型和排放因子而選擇的方法。自2025年1月1日起，每艘船舶都需要記錄并收集能源消耗信息。全年數(shù)據(jù)應在下年度的3月30日之前提交核查，不符合當年溫室氣體強度降低目標的，會受到處罰。到2027年12月及此后每隔五年均會實施FuelEU審查，可能會擴大適用范圍。核動力未被納入FuelEU

Maritime條例，也未被列入零排放技術(shù)清單（附件三）。目前，附件三僅限于燃料電池、船上電力貯存以及利用風能和太陽能進行船上發(fā)電。該條例規(guī)定了將新技術(shù)列入附件三的機制，條件是“從科學和技術(shù)進步角度考慮，認定新技術(shù)與附件三中列明的技術(shù)相當”。核動力要列入附件三，需要滿足該條例下關(guān)于零排放技術(shù)的廣泛要求，因為核動力不會排放以下成分：?

二氧化碳(CO2)?

甲烷(CH4)?

一氧化二氮(N2O)?

氧化硫(SOx)?

一氧化氮(NOx)?

顆粒物(PM)上表：相對于2020年水平的船用燃料溫室氣體排放強度下降幅度(%)?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?13

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核能的驅(qū)動因素集合計算國際條例（國際海事組織）在提交每艘船舶的數(shù)據(jù)時，可以包含通知對船舶進行集合計算的決定。集合計算允許船東和集合計算關(guān)于國際層面的CO2排放控制，國際海事組織的規(guī)章已經(jīng)生效，到目前為止，重點關(guān)注的是船舶能效。在2015年巴黎氣候協(xié)定之后，國際海事組織于2018年批準了初始溫室氣體減排計劃，其中制定了以船舶的碳減排為重點，減少航運業(yè)排放的路徑，以實現(xiàn)將全球溫度較工業(yè)化前時期的上升幅度控制在1.5度以內(nèi)的目標。在該初始戰(zhàn)略的指引下，制定了短期措施，包括現(xiàn)有船舶能效指數(shù)(EEXI)和船舶營運碳強度指標(CII)。管理人將同一支船隊、同一家公司或不同公司的船舶合并計算，目的是鼓勵部署采用低排放或零排放解決方案的新船舶，而不是僅僅努力提升現(xiàn)有船舶的性能。通過集合計算，船隊可以分享某艘船舶的溫室氣體強度的下降幅度，從而降低單一船舶的溫室氣體排放強度，同時降低在FuelEU

Maritime下產(chǎn)生財務罰款的風險。此外，集合計算希望降低對生物燃料的依賴，鼓勵需要分階段采用的早期采用者采用可替代低溫室氣體及零溫室氣體燃料。2023年7月，國際海事組織在海上環(huán)境保護委員會第80次會議(MEPC

80)上通過了經(jīng)修訂的溫室氣體減排戰(zhàn)略，目標是在2050年左右實現(xiàn)凈零排放。航運業(yè)的分階段目標如下：勞氏船級社近期發(fā)表的一篇文章指出，將排放罰款和余額集合計算具有深遠的意義。Core

Power近期的一項分析顯示，在2030-2034年間對12艘船舶進行集合計算時，只需要將一艘極低硫燃料油集裝箱船替換為同等噸位的核動力船舶，就可以節(jié)約約4.63億美元的FuelEU

Maritime罰款、8,400萬美元的歐盟ETS成本以及2.60億美元的燃料成本。?

到2030年，國際航運業(yè)溫室氣體排放總量至少減少20%，力爭達到30%?

到2040年，國際航運業(yè)溫室氣體排放總量至少減少70%，力爭達到80%FuelEU

Maritime項下的燃料溫室氣體排放因子所有減排量均以2008年的水平為基礎(chǔ)計算。此外，其中也包含關(guān)于低碳或零碳燃料采用率的目標，即到2030年至少達到5%，爭取達到10%，并且國際航運業(yè)碳強度較2008年降低至少40%?；跍厥覛怏w強度，對不同燃料設(shè)定了不同的排放因子，不過核能尚未被包含在內(nèi)。FuelEU

Maritime條例的附件一提供了針對所有燃料確定溫室氣體排放因子的方法。修訂后的溫室氣體減排戰(zhàn)略針對旨在實現(xiàn)航運業(yè)減排的中期和長期措施設(shè)定了時間表，要求在2025年春就MEPC

83上確定的中期措施達成一致意見，以便該等措施在2027年生效。所述措施會包含技術(shù)和經(jīng)濟要素。國際海事組織已編制、同意和通過了燃料生命周期分析導則。該導則可以為技術(shù)和經(jīng)濟措施提供支持，其中提供了計算從油井到燃料罐的排放（與船用燃料的生產(chǎn)和供應相關(guān)的排放）以及從油井到使用的排放（包括因在船上使用燃料產(chǎn)生的排放）的方法?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?23

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核能的驅(qū)動因素生命周期分析發(fā)電生命周期排放核能發(fā)電不需要將碳氫化合物用作燃料或任何形式的燃燒，也不需要使用引燃油。反應堆自身的運行排放為零，不過需要考慮核燃料采礦和精煉以及反應堆建造時產(chǎn)生的間接生命周期排放。國際海事組織的生命周期分析指南沒有將核反應堆列為船用動力，而只是將核動力視為一生命周期溫室氣體排放，單位為g二氧化碳當量/kWh，區(qū)域差異，2020年12001095912平均1021850種能量，可用于生產(chǎn)氫、氨等其他燃料。10008006004002000912753關(guān)于對船用核動力進行生命周期分析，可以參照岸上核動力發(fā)電設(shè)施。聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(UNECE)的《電力綜合生命周期評估報告》中，核動力的生命周期排放是各種技術(shù)中最低的。該報告顯示，核動力的排放會在燃料鏈的前端產(chǎn)生。5134034702134271903641492211471228782

8323

2311

6.428

3527

34

16

23

21根據(jù)該報告的模型，核動力的排放為5.1-6.4

g二氧化碳當量/kWh，而從全生命周期考慮，天然氣聯(lián)合循環(huán)廠（屬于最高效的發(fā)電系統(tǒng)之一，尚未在船上采用）的排放為403-513

g二氧化碳當量/kWh，在實施碳捕集和封存后，排放量介于92至220

g二氧化碳當量/kWh。平均來說，核動力的生命周期溫室氣體排放低于太陽能或風能等可再生能源，唯一能夠與之匹敵的是水力發(fā)電。92

856.1

5.1

14

27810

7.4

9.2

7.8

13

12-200硬煤硬煤水電濃縮光伏風能太陽能天然氣天然氣核能資料：/invest/markets/uranium-price可替代燃料系列報告之核能233

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核能的驅(qū)動因素3.2船舶經(jīng)營人的需求和興趣關(guān)于在航運業(yè)使用核動力的興趣，驅(qū)動因素是其減排能力。核動力提供了一個在航運業(yè)實現(xiàn)最終減排目標（即零排放運營）的路徑，而且在燃料和燃料加注基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)方面不存在不確定性。一旦就反應堆租賃達成協(xié)議，就不再需要擔憂未來船舶運行所需綠色燃料的可用性。最近，航運公司已經(jīng)與船廠以及核工程公司等協(xié)作啟動了一些核動力船舶設(shè)計研發(fā)項目，包括散貨船和集裝箱船。勞氏船級社正在關(guān)注核動力航運項目，預計隨著航運排放監(jiān)管的收緊，對核推進的興趣會持續(xù)提高?？蛻魧送七M的興趣有所不同，一種希望利用當前技術(shù)在最短時間框架內(nèi)創(chuàng)造水上資產(chǎn)（2030年前后），另一種希望針對20年左右的部署期開展較長期限的工作，對此有多種技術(shù)可以考慮。對于探索船用核動力的船東來說，主要考慮因素與其他可替代燃料一致，都是交付時間表和成本。對于核動力，一個額外因素是在商船上使用核反應堆的社會接受程度。可替代燃料系列報告之核能243

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核能的驅(qū)動因素3.3技術(shù)經(jīng)濟驅(qū)動因素對于正在考慮將核動力用于海事應用的人來說，位于議程表第一項的根本性問題是“核能成本”的對比情況，這是在投資決策時需要考慮的因素。在考慮成本應對措施之前，有必要考慮一下在航運業(yè)應用核能很可能會采用的部署模型，因為這會對資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)產(chǎn)生根本性的影響。首先，一個合理做法是考察現(xiàn)有的以及針對新的岸上應與傳統(tǒng)船用燃料的運行情況相比，燃料價格波動相關(guān)用（如供熱和發(fā)電）正在開發(fā)的運營模型，如道康寧公司位

的問題也大體上可以消除。目前在這一領(lǐng)域開展的工作顯于得克薩斯州的Seadrift電站。道康寧公司的電站將由技術(shù)開

示，核能的成本優(yōu)于目前碳氫化合物的成本。該技術(shù)也為發(fā)商X能源(X-Energy)運營，主要原因在于X能源與監(jiān)管機構(gòu)的關(guān)系良好，而且與道氏化學公司不同，該公司是一家專業(yè)核能技術(shù)和運營公司。以不同方式進行資產(chǎn)運營提供了極具競爭力的新機遇，在新增成本幾乎可以忽略不計的情況下以極快的速度產(chǎn)生蒸汽，由此可以降低所需要的船隊規(guī)模。核反應堆的成本和使用壽命也有助于將船舶設(shè)計壽命提高到近50年，而不是目前的20-30年；除價值極高的資產(chǎn)存在的個別情形外，這些因素也降低了船舶改裝的可能性。將這種方法用于航運業(yè)，意味著反應堆很可能會由在核監(jiān)管機構(gòu)有驗證記錄的第三方擁有并運營。監(jiān)管機構(gòu)很可能會要求有10年的驗證記錄。這對于海上資產(chǎn)運營人來說有兩方面的優(yōu)勢：首先不需要開發(fā)綜合性的內(nèi)部核能力，不需要盡管這種商業(yè)模式會引起海運資產(chǎn)運營人對資本支出成本的顧慮，但是就定價理解來說，在這方面的興趣是可向核監(jiān)管機構(gòu)獲得審批；其次，核反應堆由其他實體擁有，

以理解的。對此，對于在二十一世紀30年代交付的反應堆來說，可以大致采用每個反應堆5.00億美元的數(shù)據(jù)，并且意味著資產(chǎn)所有者不會產(chǎn)生前期資本支出。隨著生產(chǎn)率的提升，在此之后的成本會迅速下降。需要注意的是，這只是一個簡化示例，并沒有考慮同類首個反應堆所需要的監(jiān)管審批等因素。對于使用由第三方所有的反應堆電力的船舶來說，最有可能的場景是按照時間進行電力安排，即船舶運營人根據(jù)合同，以兆瓦時(MWh)為單位向反應堆所有者采購電力。由于反應堆是封閉裝置，運營成本可以確定，因此，在資產(chǎn)建造之前就可以有把握地確定生命周期的運營成本。在運行壽命結(jié)束時，反應堆內(nèi)的核能可能仍然會有很高的殘余價值；反應堆所有者可能會將這些有價值的材料部署到其他資產(chǎn)上?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?53

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核能的驅(qū)動因素集裝箱船的核推進70

MWe先進反應堆的高、低資本支出預估（百萬美元）核工程公司Core

Power目前正在開發(fā)針對航運業(yè)的核技術(shù)，其近期確定將10,000個以上20英尺標準箱(TEU)的集裝箱船作為采用核推進的主要候選船型，而且由于歐盟ETS和FuelEU

Maritime節(jié)約的原因，尤其適合亞歐貿(mào)易。下表顯示了從事亞歐貿(mào)易的核動力集裝箱船在較高和較低資本支出和運營支出情況下的場景。對于運營支出數(shù)據(jù)，假定用核反應堆取代船舶的柴油機。極低硫燃料油(VLSFO)船舶的燃料消耗被轉(zhuǎn)化為能源消耗，其中基于愛達荷國家實驗室的《用于熱管微反應堆理念的經(jīng)濟學設(shè)計方法》，假定每噸VLSFO的電量為12MW-h，而先進反應堆運行采用的成本為15美元/MW-h至35美元/MW-h。25年年度年度通過對典型亞歐貿(mào)易引入核動力的影響進行建模，Core

Power發(fā)現(xiàn)對于由八支船舶組成的船隊來說，每個先進反應堆的平均成本，加上包括保險成本在內(nèi)的運營成本，在25年內(nèi)都不會超過38億美元，相對于采用傳統(tǒng)燃料的船舶來說具有經(jīng)濟優(yōu)勢，而該成本遠高于先進反應堆的預估成本。集裝箱船運能/TEU資本支出

（百萬

資本支出

（百萬

運營支出運營支出高（百萬美元）運營支出高（百萬美元）低美元）高美元）低（百萬美元）此研究中的預估資本支出和運營支出以愛達荷國家實驗室(IdahoNational

Laboratory)的《商用先進核能配置–

海事應用報告》為基礎(chǔ)，該報告確定的先進反應堆資本支出成本介于每kWe

4,000美元至7,000美元之間。資料：Core

Power，基于愛達荷國家實驗室的估算?？商娲剂舷盗袌蟾嬷四?64

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核燃料生產(chǎn)和供應4.1第4章：核燃料生產(chǎn)和供應簡介–

概覽預計核燃料的生產(chǎn)和供應基本不會引起船東的顧慮。船東及其運營伙伴會通過多種結(jié)構(gòu)化合同安排確保在反應堆生命周期內(nèi)取得有保障的燃料供應，而不會將燃料視為運營支出。這與其他可替代燃料有所不同，對于其他可替代燃料來說，船舶在其使用壽命內(nèi)始終會面臨取得充足的燃料供應、并在必要地點進行燃料加注的問題。目前，下一代反應堆所需核能的供應量適合研究性反應堆。要滿足小型模塊化反應堆應用的商業(yè)需求，產(chǎn)能需要大幅提升。新一代反應堆技術(shù)使用的高豐度低濃縮鈾(HALEU)燃料是反應堆實現(xiàn)長期運行、縮小物理足跡必不可少的一環(huán)。目前，發(fā)電用反應堆使用的低濃縮鈾(LEU)的濃縮度介于3%

至5%

之間。預計未來反應堆使用的HALEU燃料的濃縮度將在10%

至20%

之間。可替代燃料系列報告之核能274

|核燃料生產(chǎn)和供應4.2供應和需求預測目前，核能的生產(chǎn)商數(shù)量足以形成一個競爭性的市場，并且預計生產(chǎn)鈾可用性商能夠?qū)崿F(xiàn)滿足核燃料日益增長需求的產(chǎn)能。考慮到近期的地緣政治緊張態(tài)勢以及HALEU的預計需求，各國政府改變了實施核燃料生產(chǎn)的方式，主要驅(qū)動因素是安全顧慮和脫碳。世界核能協(xié)會在關(guān)于2023-2024年實施的兩年一次核燃料需求與供應審查中表示，其毫不懷疑鈾儲備足以滿足未來的需求。根據(jù)世界核能協(xié)會的數(shù)據(jù)，哈薩克斯坦是主要鈾生產(chǎn)國，在2022年占全球產(chǎn)量的43%，隨后分別是占比14.9%

的加拿大和11.4%

的納米比亞。美國能源部正在通過將政府高濃縮鈾(HEU)庫存與濃縮相結(jié)合的方式，力求通過多種途徑為未來反應堆設(shè)計確保國內(nèi)HALEU供應安全。根據(jù)美國能源部的預測，到2030年，HALEU的需求將超過40噸。按國別列示的鈾生產(chǎn)量（噸鈾）位于俄亥俄州派克頓的濃縮設(shè)施已于2023年底上線運營，這是自1954年以來首個投產(chǎn)的由美國所有的鈾濃縮廠。該廠在2023年11月向美國能源部交付了20千克HALEU，預計滿載產(chǎn)能可實現(xiàn)每年生產(chǎn)900千克。2022年美國《通脹削減法案》對HALEU可用性項目投入了7億美元，力求填補基礎(chǔ)設(shè)施與研究空白。根據(jù)歐盟的歐洲原子能共同體供應局(ESA)發(fā)布的2022年5月HALEU報告，預計到2035年，歐盟每年的HALEU需求將達到676千克至1256千克。該報告將確定、實質(zhì)性的HALEU數(shù)量承諾視為實現(xiàn)產(chǎn)量提升唯一最重要的因素。歐盟濃縮技術(shù)生產(chǎn)商曾表示，歐盟HALEU生產(chǎn)設(shè)施的年需求要達到3至8噸，才會具有商業(yè)可行性。歐盟面臨的決策是繼續(xù)依賴美國和俄羅斯HALEU進口，維護可供10年使用的HALEU庫存以確保供應安全，或者支持歐盟的生產(chǎn)設(shè)施。ESA估計，HALEU生產(chǎn)設(shè)施從設(shè)計到投產(chǎn)，需要六至七年時間。資料：世界核能協(xié)會（2023年8月）和專業(yè)出版物數(shù)據(jù)（由于四舍五入影響，表格中的分項之和可能與合計數(shù)有差異）可替代燃料系列報告之核能284

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核燃料生產(chǎn)和供應4.3反應堆退役與放射性廢料低放射性廢料(LLW)在核廢料總量中的占比高達90%，而放射性占比為1%，其中包括在核設(shè)施運行和退役過程中被放射性物質(zhì)污染的衣物、工具、抹布等。部分來自于指定活躍區(qū)域的物質(zhì)會出于預防的原因而被標識為低放射性廢料，即使其本身并未顯示出放射性有所增強。部分先進的反應堆設(shè)計可以將低放射性廢料減少至接近于零的水平。對于取得關(guān)于核動力運營的社會許可來說，應對公眾對放射性廢料及其管理的認知是極為必要的。核能發(fā)電產(chǎn)生的所有廢料都會受到嚴密監(jiān)管，絕不允許任何核廢料造成污染。要了解現(xiàn)有旨在保護人身健康和環(huán)境安全的法規(guī)，一個有益舉措是界定由核反應堆產(chǎn)生的廢物流。中放射性廢料在放射性廢料總量中的占比為7%，放射性占比為4%。中放射性廢料與高放射性廢料之間的差異在于，中放射性廢料產(chǎn)生的熱量不足以構(gòu)成在抑制和處置時需要考慮的因素，例如反應堆部件和燃料包蓋。盡管核反應堆退役和后續(xù)放射性廢料處置預計屬于反應堆所有者的責任而非船東的責任，但對于希望探索核動力在航運業(yè)中使用方案的人來說，這個議題也是值得關(guān)注的。放射性材料處置的定義是在沒有任何回收意圖的情況下進行存放，關(guān)于低放射性廢料、中放射性廢料和高放射性廢料的適當處置，都有相應的監(jiān)管措施。低放射性廢料通常在接近地表的位置進行處置，容器會放置在處置窖中，或者放在接近地平面的位置。目前正在經(jīng)營的地點位于歐洲多個國家以及日本和美國。此類地點設(shè)計處置的是半衰期最長為30年的廢料，也會用來處理短期中放射性廢料。核反應堆會產(chǎn)生廢物流，就如同內(nèi)燃機和電池會產(chǎn)生廢物流一樣。不過，核反應堆所產(chǎn)生廢料的特別之處在于其數(shù)量少、抑制性好，而且可以準確測量其放射性。相對于其他技術(shù)產(chǎn)生的廢料來說，這些特別之處有助于提高搬運和處置時的控制力度。國際原子能機構(gòu)(IAEA)已經(jīng)制定了關(guān)于放射性廢物處置的安全標準，并且得到了成員國的遵守，以確保對人身健康和環(huán)境安全的保護。對于中放射性廢料和高放射性廢料的處置，則優(yōu)先選擇較深的地理位置。此類地點旨在將放射性廢料抑制并與環(huán)境相隔離，時長高達上萬年甚至更長，因為此類廢料的放射性衰減需要很長時間。尤其是高放射性廢料，通常在產(chǎn)生此類廢料的反應堆所在的地點存放，以便其放射性在將此類廢料運往最終處置地點之前降至安全水平。燒過的核燃料是核反應堆經(jīng)營所產(chǎn)生的放射性最強的副產(chǎn)品。燒過核燃料的處置受到嚴密監(jiān)管，需要由專業(yè)人員實施，并且在運輸過程中有嚴格的抑制規(guī)則。根據(jù)其成分，可以對燒過核燃料進行再加工以回收其對核反應堆所產(chǎn)生放射性廢料的管理，是一個受到高度監(jiān)管的過程，重點考慮因素是安全性和環(huán)境保護。盡管核動力具有在航運領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的潛力，但對于航運業(yè)的利益相關(guān)方來說，了解與放射性廢料處置相關(guān)的責任和挑戰(zhàn)也是極其重要的。中的鈾和钚含量，確保最高效的材料使用率。根據(jù)世界核能協(xié)會的數(shù)據(jù)，燒過核燃料是高放射性廢料中的一種，其中高放射性廢料在所產(chǎn)生放射性廢料總量中的占比為3%，在總放射性中的占比為95%。(HLW)可替代燃料系列報告之核能295

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技術(shù)就緒5.1第5章：技術(shù)就緒簡介對于核動力項目，目前有多種相互競爭的反應堆技術(shù)正在開發(fā)之中，而由于能源安全和脫碳的政治重要性的提高，近年來，這一領(lǐng)域的研究也引起了越來越多的關(guān)注。第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)認可的技術(shù)主要有六種。GIF是一個旨在就先進反應堆技術(shù)開發(fā)進行國際合作協(xié)調(diào)的組織，代表了13個國家和歐盟。對于航運業(yè)來說，最具前景的技術(shù)包括對現(xiàn)有壓水反應堆(PWR)設(shè)計進行改良，以及目前處于不同開發(fā)階段，并且實踐驗證相對較少的第四代技術(shù)。對于所有這些技術(shù)來說，主要的挑戰(zhàn)都是設(shè)定在航運業(yè)中采用的標準，以及證明反應堆設(shè)計的運行安全性。就海事應用來說，前景最廣、上市周期最短的技術(shù)包括：?

壓水反應堆(PWR)?

熱管微反應堆(HPMR)?

熔鹽反應堆(MSR)?

鉛冷快中子反應堆(LFR)?

高溫氣體反應堆(HTGR)可替代燃料系列報告之核能305

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技術(shù)就緒5.2壓水反應堆壓水反應堆示意圖目前，壓水反應堆已經(jīng)發(fā)展成了小型模塊化反應堆，可以在船上使用。這種反應堆將鈾用作燃料，通過受控核裂變連鎖反應產(chǎn)生熱量。熱量會傳導給冷卻劑，在壓水反應堆中，冷卻劑通常為普通水。由于反應堆容器中保持高壓，因此，加熱后的冷卻劑在高溫下仍然保持液態(tài)。這些熱量隨后可以轉(zhuǎn)化為電能、機械能，或者直接用于供暖的熱能?？刂瓢趄?qū)動機構(gòu)加壓器就海事應用來說，開發(fā)適合工廠制造且具有被動安全特性的小型壓水反應堆設(shè)計，具有實現(xiàn)壓水反應堆商業(yè)部署的前景。主蒸汽在諸多反應堆技術(shù)中，壓水反應堆的獨特之處在于多個國家的軍隊有過在海洋環(huán)境中運行這種反應堆的經(jīng)驗，而且過往也有若干個政府支持商船的實例。上升管（初級流量）蒸汽發(fā)生器（次級流量）要制造小型模塊化壓水反應堆——擴大航運業(yè)采用規(guī)模所需要的類型——開發(fā)工作要在與其他技術(shù)相似的層面進行，需要在測試環(huán)境中對整合式原型進行驗證。安全殼給水下降管（初級流量）反應堆壓力容器堆芯（初級流量）可替代燃料系列報告之核能315

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技術(shù)就緒5.3熱管微反應堆核熱管（低壓微反應堆）是一種被動熱傳導裝置。這種反應堆將鈾用作燃料，在堆芯中通過受控核裂變連鎖反應產(chǎn)生熱量。熱量被傳導至熱管中的工作流體中。這些熱量隨后可以轉(zhuǎn)化為電能、機械能，或者直接用于供暖的熱能。熱管微反應堆示意圖控制鼓熱管的被動性意味著不需要冷卻劑，因而不再需要相關(guān)的泵送系統(tǒng)。設(shè)計中包括多個被動安全系統(tǒng)，從而確保在發(fā)生故障時將熱量清除掉。反應堆的低壓性可以降低潛在故障的影響，從而降低了分散材料所需要的動能。熱管反應堆中的燃料貧化后，會拆下船上反應堆，并用新反應堆更換。貧化后的反應堆會送至港口環(huán)境以外的專用設(shè)施進行處理。在船舶使用壽命內(nèi)可能都不需要更換。熱管初級熱交換器TRISO

燃料石墨堆芯模塊停堆棒熱管使用的三元結(jié)構(gòu)各向同性包覆燃料顆粒(TRISO)和氣冷反應堆已達到演示水平，但尚未實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。熱管反應堆設(shè)計包括遠程監(jiān)測能力；不需要任何船上作業(yè)。熱管微反應堆有多個技術(shù)演示項目正在進行，包括BWXT公司和西屋公司，覆蓋范圍包含國防和民用應用。反應控制鼓用于緩和eVinci的功率輸出，如在應用或關(guān)閉后的加載。否則，反應控制鼓將處于靜止狀態(tài)。西屋公司的eVinci?

微反應堆。圖片來自西屋公司可替代燃料系列報告之核能325

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技術(shù)就緒5.4熔鹽反應堆(MSR)熔鹽反應堆示意圖熔鹽（低壓）反應堆利用溶解于熔融氟化鹽液體混合物中的鈾，通過堆芯中的受控核裂變連鎖反應產(chǎn)生熱量。熔鹽具有冷卻劑和緩和劑作用，可以維持連鎖反應。熱量被傳導至工作流體中。這些熱量隨后可以轉(zhuǎn)化為電能，或者直接用于供暖的熱能。有些熔鹽反應堆設(shè)計可實現(xiàn)在線加料，無需關(guān)閉反應堆。反射層泵部分熔鹽反應堆設(shè)計具有將輕水反應堆產(chǎn)生的燒過燃料用作燃料的潛力。對于各類熔鹽反應堆技術(shù)來說，目前已經(jīng)有適合大規(guī)模測試以及單項測試的實驗性試驗設(shè)施。該技術(shù)尚在驗證之中，需要進行航運改造。非能動換熱器(PHX)因此，熔鹽反應堆目前處于實驗水平，但不存在大規(guī)模燃料生產(chǎn)演示?；钚远研救埯}反應堆具有多種內(nèi)在被動安全特性。其液體燃料屬性，使得在發(fā)生過熱或安全殼破裂時易于冷卻，而一旦發(fā)生故障，反應堆中的被動安全裝置會將燃料排放到儲罐中進行冷卻。熔鹽反應堆的低壓設(shè)計降低了發(fā)生安全殼破裂時材料分散的情況，而燃料鹽具有惰性，從而消除了化學反應的安全顧慮。泰拉能源(TerraPower)的氯化物熔鹽反應堆。圖片來自泰拉能源可替代燃料系列報告之核能335

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技術(shù)就緒5.5鉛冷快中子反應堆(LFR)鉛冷快中子反應堆示意圖鉛冷快中子反應堆(LFR)使用貧化鈾、钚及次錒系元素作為燃料，在堆芯中通過受控核裂變連鎖反應產(chǎn)生熱量。鉛被用作冷卻劑，去除堆芯中的熱量并將熱量傳導給水，從而產(chǎn)生用于產(chǎn)生能源的蒸汽。堆芯溫度升至正常運行水平之上后，被動安全特性可以在無需作業(yè)人員介入的情況下降低堆芯溫度。燃料和技術(shù)都已存在，并且在國防應用中進行過海事驗證，包括國防應用中的反應堆維護和換料。NewCleo的TL-30

LFR。圖片來自NewCleo可替代燃料系列報告之核能345

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技術(shù)就緒5.6高溫氣體反應堆高溫氣體反應堆示意圖控制棒高溫氣體反應堆(HTGR)的開發(fā)利用了一系列燃料，包括低濃縮至高濃縮的鈾、釷和钚。反應堆將陶瓷涂層的芯塊用作燃料，在堆芯中通過受控核裂變連鎖反應產(chǎn)生熱量。氦作為冷卻劑吸收這些熱量，隨后熱量可以轉(zhuǎn)化為電能，或