核能在船舶上的運用

核能在船舶上的運用作者：輪機0906班鄒爭學(xué)號：0120905200615自世界上第一艘以蒸汽為動力的船舶問世以來，以熱機（如柴油機、汽油機以及燃?xì)廨啓C等）為動力直接驅(qū)動螺旋槳的機械推進(jìn)系統(tǒng)，成為船舶推進(jìn)的主要方式，在船舶動力裝置中占據(jù)了主導(dǎo)地位。然而，一部分船舶機械推進(jìn)系統(tǒng)仍然存在噪音大、調(diào)速范圍小、靈活性差等難以解決的問題；另一方面隨著全球石油資源的耗盡，內(nèi)燃機將逐步退出歷史舞臺，人們必須在石油沒有用完的60年時間里找到新的能源及其動力裝置。這是人類在進(jìn)入21世紀(jì)所面臨的巨大困難和挑戰(zhàn)之一，因此人們一直都在尋找能源利用率高、不污染環(huán)境、可再生的新內(nèi)能源及其利用方式。就現(xiàn)階段來說，有希望替代化石能源的能源有：氫能、風(fēng)能、太陽能、電能、核能等。本文主要通過對比來證明核能在未來船舶能源中的光輝前景極其重要意義。船舶運用清潔能源的意義當(dāng)前，全球航運業(yè)一場沒有硝煙的"綠色戰(zhàn)役”已經(jīng)打響，世界各國都將圍繞"碳排放”而產(chǎn)生新的沖突與博弈，航運業(yè)也不可避免地加入到這場持久的"碳減排”大戰(zhàn)之中。此前，在三大運輸系統(tǒng)（公路運輸、空運和海運）中，海運被認(rèn)為是最清潔的運輸方式，但最新的研究發(fā)現(xiàn)，船舶也是重要污染源之一。有報告稱，全球每年排放的氮氧化物氣體中30%來自海上船舶。據(jù)了解，世界上船舶所排放的CO2已經(jīng)達(dá)到11.2億t（2007年），約占全球主要溫室氣體排放量的4.5%。有預(yù)測認(rèn)為，到2020年，全球航運業(yè)將需要4億t燃油，溫室氣體的排放量將在目前基礎(chǔ)上增加75%。2008年2月22日，中國國家海洋局海洋發(fā)展戰(zhàn)略研究所課題組發(fā)布的《中國海洋發(fā)展報告》指出，中國部分海灣和城市附近海域污染嚴(yán)重，近海海域污染范圍過去10年間擴大了近1倍，已超過16萬km2。此外，原油運輸和海上原油開發(fā)等造成的原油泄漏事故不斷發(fā)生，給事發(fā)海域的生物和生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的危害。不僅如此，有研究指出，隨著化石能源的日益消耗，人類能開采利用的化石能源將越來越少，但人類不會因為化石燃料的枯竭而停止消耗能源，人類要發(fā)展，能源的消耗就會增長，在將來人來開發(fā)出替代化石能源的新能源是歷史的必然趨勢。因此，在將來的航運業(yè)中，包括核能在內(nèi)的清潔能源將愈發(fā)受到應(yīng)有的重視。核能的實際運用以及在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢原子能和平利用的歷史要追溯到二戰(zhàn)以前。1954年在庫爾恰托夫的主持下，蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站一一奧布靈斯克核電站。當(dāng)蘇聯(lián)國家廣播電臺宣布這一成果時，世界為之沸騰！它標(biāo)志著人類和平利用核能的開端。是人類和平利用原子能的成功典范。50多年來，核能的和平利用越發(fā)普及，安全系數(shù)也大大提高?，F(xiàn)在，全世界有438座核電站在運行，隨著人們對核技術(shù)的進(jìn)一步掌握，核能電站就能做的越來越小、功率越來越大、安全系數(shù)愈來愈高。因此將核技術(shù)運用在船舶上用作船舶的推進(jìn)技術(shù)的可行性是非常大的。2007年10月，國際科學(xué)院委員會（IAC）發(fā)表了《未來之路：向可持續(xù)能源邁進(jìn)》和中國科學(xué)院（CAS）發(fā)表了《應(yīng)對挑戰(zhàn)一構(gòu)建可持續(xù)能源體系》，這兩份報告建議：遠(yuǎn)期到2050年前后，我國總體能源供給結(jié)構(gòu)上對化石能源的依賴度降低到60%以下，可再生能源和核能成為主導(dǎo)能源。從報告來看，國家對于發(fā)展核能是持肯定態(tài)度的，而民用核動力船舶的開發(fā)作為核能綜合利用的一個方面，同樣具有發(fā)展前景。同時，民用核動力船舶的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性以及安全性方面的問題備受關(guān)注。發(fā)展民用核動力船舶，對我國船舶行業(yè)而言是一個嶄新的課題，但是縱觀世界船舶發(fā)展史，可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有若干國家在此方面邁出了第一步。以下舉出若干船舶用核能作為動力的先例。美國“薩娃娜”號于1962年建成，在其商務(wù)部海運局的支持下進(jìn)行商業(yè)運營。該船于1964年5月開始進(jìn)行國際航海，?？苛藲W洲14個國家的16個港口。到1965年8月，在達(dá)到對核動力民用商船的建造目的后，改為貨船投入航行，并得到政府的運營補貼，在歐洲航線航行。1976年6月抵達(dá)韓國、臺灣、菲律賓等遠(yuǎn)東地區(qū)。1968年9月進(jìn)行核燃料的換料，又相繼投入商業(yè)航行，1970年宣布退役。德國礦石運輸船"奧托漢”號于1968年月12月建成。1969年3月到11月在圍繞英國一周以及在南太平洋（赤道附近）、北極海、西太平洋（西印度群島）進(jìn)行了實驗航海。從1970年2月開始投入商業(yè)航海，運輸摩洛哥的磷礦石、伊朗的鉻礦石、阿根廷的谷物貨物等。在此期間，在國外訪問了22個國家的33個港口，到1979年2月停運，航行了約60萬海里（111萬公里）。日本"陸奧”號在1974年8月28日開始的功率提升試驗過程中發(fā)生了放射性泄漏事故。其后對反應(yīng)堆屏蔽進(jìn)行改造及安全總檢查，并改變了用途，作為核動力實驗船重新進(jìn)行了功率提升試驗。1991年在北太平洋海面上進(jìn)行了4次實驗航海，1995年完成退役工程。俄羅斯共建成了9艘核動力破冰船，即列寧號（Lenin）、阿爾庫奇卡號（Arctica）、西伯利亞號（Sibir）、俄羅斯號（Rossiya）、塞布摩爾卜奇號（集裝箱破冰船）（Sevmorput）、泰米爾號（河流破冰船）（Taimyr）、蘇維埃斯克號（Sovetsky-Soyuz）、瓦伊加奇號（河流破冰船）（Vaigachi）以及亞馬爾號（Yamal）。其中，列寧號已退役，烏拉爾號（Ural）下水后，基于當(dāng)時的石油價格造成的經(jīng)濟(jì)成本原因，建造中斷。目前正在服役的有8艘，計劃建造的破冰船有2艘，即超級號破冰船（SuperIcebreaker，破冰能力在3.5m以上）和佩貝克（Pevek）號破冰船。從以上民用核動力船舶的運營狀況可以看出：所建成的核動力船舶除了日本"陸奧”號沒有進(jìn)行航運營運外，其余船舶全部投入了實際的商業(yè)運營，并且期間并未因核動力裝置的技術(shù)問題導(dǎo)致重大的海事事故。就其整個運行期的數(shù)據(jù)而言，美薩娃娜”號和德國"奧托漢”號均有到國外港口?？康挠涗?，而上述被抵達(dá)港也對上述核動力商船的停靠采取了接納態(tài)度。事實上，日本'陸奧”號所發(fā)生的放射性事故并不是很嚴(yán)重，在技術(shù)上完全處于可控范圍內(nèi)，只是因為親歷核災(zāi)難的日本國民對核事故極度敏感，才最終導(dǎo)致了該船的夭折?？梢哉f，早期核動力商船在技術(shù)上已經(jīng)是成熟的，運營上也是成功的。至于"奧托漢”號后來換為常規(guī)柴油機動力裝置，主要是由于當(dāng)時的油價偏低，從當(dāng)時的運營成本上比較，核動力不具有壓倒性的優(yōu)勢。如國際原油市場震蕩，再次出現(xiàn)上世紀(jì)70年代席卷全球的石油危機事件，而相對的國際鈾價又在相當(dāng)長的時期里趨于穩(wěn)定，則核動力商船的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢無疑將凸顯出來。因此可以做出一個相當(dāng)肯定的結(jié)論：只要化石能源有耗盡的一天、只要化石能源的價格居高不下，核能在國際上就會得到應(yīng)有的重視。核能與其他能源的相關(guān)比較核能發(fā)電的原理：核能（或稱原子能）是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特?愛因斯坦的方程E=mS2;，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能通過三種核反應(yīng)之一釋放：1、核裂變，打開原子核的結(jié)合力。2、核聚變，原子的粒子熔合在一起。3、核衰變，自然的慢得多的裂變形式。目前技術(shù)最成熟、運用最廣泛的是核裂變發(fā)電。本文中所描述的就是把核裂變裝置裝載到船舶上，為船舶提供相關(guān)動力。1.化石能源利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機。核能發(fā)電利用鈾燃料進(jìn)行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，利用產(chǎn)生的水蒸氣推動蒸汽輪機并帶動發(fā)電機。核反應(yīng)所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當(dāng)多。核能發(fā)電所使用的的鈾235純度只約占3%—4%，其馀皆為無法產(chǎn)生核分裂的鈾238。人類對核能的運用是安全的，清潔的。舉例而言，核四廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以運載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當(dāng)于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全臺灣692萬戶的瓦斯用量。一個大型核潛艇，一年所需的核燃料不過幾十噸。而一艘到歐洲的1萬標(biāo)箱的集裝箱船，一天耗油達(dá)290噸，一個航次需要載油1萬多噸。如果將核能運用到商船上，不僅大大地提高商船的載重力，而且還會給航運業(yè)帶來革命性的變化。因此核能和化石能源相比具有無可比擬的巨大優(yōu)勢。風(fēng)能、太陽能太陽能、風(fēng)能能它們共同的優(yōu)點是可再生能源，能極大減少二氧化碳等溫室氣體的排放。太陽能發(fā)電的缺點是造價太高，風(fēng)能受地域限制嚴(yán)重，利用潮汐發(fā)電對發(fā)電設(shè)備的防海水腐蝕性能等要求太高。核能有著突出的優(yōu)點，核能發(fā)電的成本主要涉及核電站的基建成本，這要比常規(guī)熱力電廠高出兩倍左右，但是燃料二氧化鈾成本低廉，并且容易運輸和儲存。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。核電站的安全性極高，現(xiàn)在運行的反應(yīng)堆不會發(fā)生發(fā)射性物質(zhì)泄漏的事故，至少在技術(shù)上可以完全保證其安全運行。核電站可以產(chǎn)生大量熱能的同時不產(chǎn)生常規(guī)電站的粉塵、溫室氣體等。氫能以下截圖來自“世界新能源一一核能、氫能網(wǎng)”

氫的確是一種理想的燃料，在純氧中燃燒或通過燃料電池發(fā)電只生成水，而不排放其它污染物。但是，地球上自然條件下不存在游離態(tài)的氫，氫并非一次能源，其本質(zhì)是一種傳遞和分?jǐn)嗄芾锏墓ぞ?，通常需要一種一次能源分解含氫原料、產(chǎn)生游離態(tài)的氫。所以，氫能系統(tǒng)要滿足“清潔的''和“可持續(xù)的”要求，生產(chǎn)氫所用的—次能源本身就必須是“清潔的''和“可持續(xù)的"，否則，與現(xiàn)有的能源系統(tǒng)相比，氫能系統(tǒng)將喪失其最大的優(yōu)勢?！扒鍧嵉?'和“可持續(xù)的"一次能源包括太陽能、風(fēng)能、水能和生物所能等，不包括化石燃料，所以，“清潔的”和“可持續(xù)的”氫能系統(tǒng)中氫的生產(chǎn)方式可以.是：太陽能、風(fēng)能和水能發(fā)電電解水，生物質(zhì)氣化分解（全生命周期內(nèi)的碳循環(huán)是閉舍的），光化學(xué)、熱化學(xué)或生物化學(xué)方法分解水等。化石燃料分解和化石燃料發(fā)電電解水（實質(zhì)是將污染排缺成制氫環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到了電能的生產(chǎn)環(huán)節(jié)）的方案則不在此列。但是上述但迭制氫方案的推廣還需要解決一系列問題：1） 電解水技術(shù)的效率和成本不夠理想。如果利用當(dāng)前的電解技術(shù)，只有在發(fā)電成本為零的情況下才可能使氫氣達(dá)到能夠與天然氣竟?fàn)幍乃健?） 太陽能發(fā)電電解水方案被采用最主要的障礙是光優(yōu)發(fā)電的成本太高（口.1口美元/RWh）。美國能源部光伏發(fā)電計劃的長期目標(biāo)是0.065美元Zkwh-即使這個目標(biāo)得以實現(xiàn)，氫.氣的生產(chǎn)成本預(yù)計將降到冬美元/G「仍然超過天然氣當(dāng)前市場伯格的4倍。此外，太陽能發(fā)電還要受到地域的限制。不論是在本地電解水制氫、然后輸氫到終端用戶，還是輸電至終端用戶、再電解水制氫，都涉授到能里（氫或電）長距離輸謎的成本和損失問題。3） 風(fēng)力發(fā)電比光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)，其成本為。.血-口?口9美元倒h；但風(fēng)能發(fā)電受地域的限制比太陽能發(fā)電更加明顯。4） 水能發(fā)電的成本可以降到很儡（成每千瓦時幾美分到0.025美元/股岫不等。但水能發(fā)電同樣受到地域的限制；而且，水電本身就是一種成本很偶的可再生能源，將其用于氫生產(chǎn)是否劃算涉展到未來能源系統(tǒng)中能墮載體的詵程問穎，后交埒洋和討論。然而，要實現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)，氫的終端利用也存在若干問題：1） 燃料電池技術(shù)：目前，質(zhì)子交換膜燃料電池是最具發(fā)展前景的燃料電池。它具有可室溫快速啟動、無電解源流失、易排水、壽命長、比功率與比能里高等優(yōu)點，特別透含作可移動動力源，也可以建成分布式電站和家庭動力源。但是，要實現(xiàn)質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化，必須大幅度眸佚其成本，例如，德國的戴姆勒一克萊斯勒公司鍬于戲明年投放市場的Mercedes-Benz4級燃料電池汽車的售價仍高達(dá)181口口美元/'輛。質(zhì)子交換膜燃料電池成本的降低，一方面要依靠技術(shù)的進(jìn)步，尤其是膜的技術(shù)和膜所用伯材料的替代與回隕技術(shù)；一方面還要依靠生產(chǎn)規(guī)模的擴大，如大公司或生產(chǎn)商之間的聯(lián)合。而這一切都需要時間。2） 氫基礎(chǔ)設(shè)施：離開了包括氫的儲存、運輸和加注等環(huán)節(jié)在內(nèi)的氫基礎(chǔ)設(shè)施，燃料電池技術(shù)的推廣和氫能經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)都只能是空中樓閣。如何解決氫的獨特物理性質(zhì)給氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來的一系列技術(shù)問題，如何根據(jù)燃料電池技術(shù)的發(fā)展階段來確定適當(dāng)?shù)臍浠A(chǔ)設(shè)施規(guī)模，以.至最終以.氫基礎(chǔ)設(shè)施代替現(xiàn)有的整個能源輸陞系統(tǒng)而實現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)，這些都需要資金和人力的巨大投入。3） 氫安全性：氫的獨特物理性質(zhì)決定了其不同于其它燃料的安全性問題，如更寬的著火范圍、更偶的著火能、更容易泄漏、更高的火焰?zhèn)鞣俣?、更容易爆炸等。要正確地評侑并解決這些問題，要讓大眾從心理上接受這神新的燃料，還需要進(jìn)行大里的工作，并制定出相關(guān)的全苣現(xiàn)范。4） 未來能源系統(tǒng)中能里載體的迭擇：“氫能經(jīng)濟(jì)”的撼念最早于上個世紀(jì)七+年代被提出意在以大規(guī)模的氫氣管網(wǎng)代替現(xiàn)有的電力輸諼管網(wǎng)，進(jìn)而以氫氣代替電成為未來能源系統(tǒng)中能里輸諼的理想載體。普林斯頓大學(xué)的口寫如n等人曾提出，通過氫氣管網(wǎng)進(jìn)行長距離能里輸諼的成本比通過輸電線的成本要低得多。除去氫氣管網(wǎng)和輸電線具體的技術(shù)迭擇有可能彩響比較的結(jié)果不識，文認(rèn)為，上述觀點也是比較片面的，因為它沒有考慮到氫氣終端利用的附加成本。輸電線把電能輸諼到終端后可以直接使用，而氫氣管網(wǎng)把氫輸諼到終端后并不能直接使用一—如果氫氣以燃料電池發(fā)電的方式利用，必然要考慮到燃料電池本身的成本；如果氫氣以直接燃燒的方式利用，

要使其和電能一樣清潔，必然要考虜?shù)娇諝夥蛛x設(shè)備（得到純氧）或催化轉(zhuǎn)化器（院去在空氣中燃燒得到的氮化物）的成本。綜合考慮燃料電池、空氣分離設(shè)備或催化轉(zhuǎn)化器的附加成本后，氫氣的總使用成本不一定比電的總使用成本偶，那么，氫氣不一定比電更適合作未來能源系統(tǒng)中能里輸住的載體。本文認(rèn)為，更現(xiàn)實的“氫能經(jīng)濟(jì)"應(yīng)該是指將氫氣在技術(shù)上作為“電池"使用，為獨立的間歇能源（太陽能或風(fēng)能）提供平穩(wěn)的連續(xù)性，或者在電網(wǎng)設(shè)施中延長能里供應(yīng)周期；至于未來能源系統(tǒng)中能里載體的正確選擇，還有待于各方面技術(shù)的發(fā)展和評伯指標(biāo)的完善。核能發(fā)電的其它諾干優(yōu)點：核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他的用途。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定目前為止仍然沒有其他能源能夠取代核能的地位，其他能源在經(jīng)濟(jì)和效率上也無法匹敵。綜上所述，核能與其他能源相比均具有巨大的優(yōu)勢，可以進(jìn)一步肯定，核能將會成為船舶動力的第一選擇！核能的經(jīng)濟(jì)性及其技術(shù)可行性核能在利用時，其所表現(xiàn)出的能量優(yōu)勢十分顯著。據(jù)計算，1公斤可裂變物質(zhì)鈾完全分裂所產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于2100噸燃油充分燃燒后所得到的能量。這也就是說，核燃料所包含的能量，大體相當(dāng)于本身重量210萬倍的燃油的能量。在研究發(fā)展民用核動力船舶過程中，可參考國內(nèi)外發(fā)展核動力裝備時所積累的大量經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，以期在繼承已有技術(shù)基礎(chǔ)并提高切入點的前提下，進(jìn)而有效控制總體工程項目的實際成本入高。一艘技術(shù)狀況良好的5100TEU集裝箱船，其主要數(shù)據(jù)如表1所示。以21節(jié)速度航行，每天約消耗125噸燃油，該船每年航行以7500小時、燃油單價以300USD/噸計，則全年燃油成本約為28125萬美元。若采用壓水型核動力推進(jìn)裝置，僅需消耗60克重的U235核燃料，所攜帶的核燃料二氧化鈾，最多也只需510千克左右，全年核原料成本約為4萬美元。僅從燃油成本一項，全年約節(jié)省28120萬美元。此外，除去核動力裝置及相關(guān)配套系統(tǒng)所占空間和重量等因素的影響，僅在利用原船用燃油存儲空間所帶來的船體復(fù)雜程度降低和載運量增加這兩方面，其總體能源有效利用的比率較之常規(guī)動力船舶也有著一定優(yōu)勢。故此，如果暫不考慮總體的初始投資，僅通過以上粗略統(tǒng)計數(shù)據(jù)的對比就可以發(fā)現(xiàn)，實際上在尋求核動力民用船舶潛在商業(yè)上的應(yīng)用前景還是值得考慮的。在技術(shù)方面，不管核動力船是民用商船，還是軍用艦船，從熱工水力和放射性管理方面來講，基本都采用壓水堆，且工作原理是一致的。其工作系統(tǒng)主要由一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)以及為保證裝置正常運行、人員健康和可靠性冗余系統(tǒng)等組成:一回路系統(tǒng)位于反應(yīng)堆艙。載熱劑載走反應(yīng)堆中核燃料裂變產(chǎn)生的熱量，加熱蒸汽發(fā)生器中二回路的水產(chǎn)生蒸汽。二回路系統(tǒng)位于機艙中的二回路中蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽去驅(qū)動蒸汽輪機，經(jīng)減速齒輪或推進(jìn)電機帶動螺旋槳驅(qū)動艦船前進(jìn)。如圖2所示為船用壓水堆的三種布置方式，即分散型（也稱作回路型，其反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、一次系統(tǒng)主泵之類的一次系統(tǒng)設(shè)備是由較長的大直徑一次系統(tǒng)回路管道連接。這種反應(yīng)堆系統(tǒng)為現(xiàn)有發(fā)電用反應(yīng)堆中普遍采用的壓水堆堆型布置。采用該堆型布置的好處是便于對各種設(shè)備進(jìn)行維修檢查，且已具有豐富的建造和運行經(jīng)驗。其不足之處是占用空間大，建造過程中的安裝和焊接點多，在設(shè)計上還必須考慮因大直徑一回路管道破損可能引發(fā)的假想反應(yīng)堆冷卻劑失水事故的安全措施。）、緊湊型（也稱作半一體化型，是一種將一次系統(tǒng)回路設(shè)備用短管直接連接掛在反應(yīng)堆容器上的堆型。由于其熱功率增大會受到限制，故而不適于在大型堆中采用，但與分散型堆相比，其占用空間小，建造過程中的安裝和焊點少。）和一體化型（是將蒸汽發(fā)生器、一次系統(tǒng)主泵等帶放射性的一次系統(tǒng)設(shè)備安裝在反應(yīng)堆容器內(nèi)，是一種比緊湊型布置堆更小的中小型堆。反應(yīng)堆容器增大了，但整個反應(yīng)堆系統(tǒng)變得緊湊，占用的整體空間小。堆芯的自然循環(huán)冷卻能力強，沒有一次系統(tǒng)管道，防止失水事故的安全性得以提高）。民用核動力船舶的安全性由于產(chǎn)生核事故的根本原因是反應(yīng)堆內(nèi)核裂變反應(yīng)失控，使核反應(yīng)堆系統(tǒng)破壞，導(dǎo)致向環(huán)境釋放放射性物質(zhì)。所以，擁有核技術(shù)的國家都將反應(yīng)堆的核安全與輻射安全作為建造核動力裝置安全考慮的首要問題。在作為船舶動力源方面，核動力裝置首先是被應(yīng)用于軍事上的。目前，核動力裝置船舶主要應(yīng)用在核潛艇上，水面艦艇的數(shù)量很少。為了分析反應(yīng)堆運行的安全性，美國從核潛艇陸上模式堆上萬個運行事件記錄中隨機抽取了1700個樣本并結(jié)合艦艇運行的12000多個實踐報告作了統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有一個事故或事件是直接由于反應(yīng)堆芯所致，大量的事件是保險絲之類的設(shè)備小事件以及值得重視的、人為的操作順序性錯誤。迄今，世界各國共建成核潛艇500余艘，經(jīng)過半個多世紀(jì)的實踐考驗表明，核潛艇的運行是很安全的，每年每艘核潛艇的平均事故率只有2.02%左右，而且大多數(shù)屬于常規(guī)設(shè)備故障。其原因應(yīng)歸結(jié)于壓水堆的固有特性、先進(jìn)的技術(shù)措施帶來的問題和缺乏嚴(yán)格的運行管理制度。另一方面，公眾可以不必?fù)?dān)心艦艇反應(yīng)堆如原子彈一樣爆炸。因為其反應(yīng)堆所裝的鈾為低濃度鈾（U235含量只有3%），而原子彈裝的鈾是高濃度鈾（U235含量占90%以上）。危險性在于泄漏造成放射性污染，可能發(fā)生或誘發(fā)諸如堆芯燒毀這樣的核事故，但這也是可以采取多層防護(hù)措施加以預(yù)防的。英國一家研究機構(gòu)的調(diào)查表明，在與核能有關(guān)的八個要素中，核安全已排列倒數(shù)第二位，而經(jīng)濟(jì)性上升為第一位。為此，人們關(guān)注的核安全要求必須是適度的，其對社會產(chǎn)生的風(fēng)險，已大大小于其它替代能源、社會活動和缺乏電力可能產(chǎn)生的總的社會風(fēng)險。當(dāng)然，作為研究、技術(shù)和工程人員應(yīng)當(dāng)清楚的意識到，雖然我國在核動力的利用方面已有多年經(jīng)驗可供參考，核電及核動力潛艇的技術(shù)業(yè)已成熟，但是作為將核動力裝置應(yīng)用于民用船舶上這一探索，尚未見之于世，其直接的弊端就是沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可以參考。核燃料的放射性污染這一潛在危險是客觀存在的，盡管現(xiàn)今核能技術(shù)的發(fā)展已能保證船舶核動力裝置安全運行，能夠避免發(fā)生較嚴(yán)重的事故，然而輻射安全防護(hù)的各種措施始終應(yīng)該引起足夠的重視，尤其是船員更應(yīng)注意科學(xué)、規(guī)范地操縱管理核動力裝置。列舉以下所考慮的可能遇到的多個問題：大核動力船舶遠(yuǎn)洋航行的運營安全；大海盜防范、反恐怖襲擊等；大國際政治環(huán)境、法律環(huán)境的不確定性；大核設(shè)施的退役問題；大相關(guān)國家港口的?？康取０l(fā)展民用核動力船舶前景基于國際船舶行業(yè)的現(xiàn)狀分析，立足于國情現(xiàn)狀，可以肯定我國船舶行業(yè)發(fā)展民用核動力是極具前景和現(xiàn)實意義的。對促進(jìn)我國核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、推動我國造船業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、完善我國核動力船舶監(jiān)管體系、提高我國航運整體實力、保障我國遠(yuǎn)洋運輸?shù)哪茉窗踩确矫娑加胁豢赡绲淖饔?。首先，目前我國在民用核能的利用上主要是在核電領(lǐng)域。核動力商船領(lǐng)域的開發(fā)，相當(dāng)于拓寬了我國核資源的利用空間。核能的商業(yè)性運作將不僅僅局限在核電及醫(yī)療衛(wèi)生方面，還促進(jìn)我國核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。其次，對我國造船業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到推動作用。由于核動力裝置的特殊性，其整個系統(tǒng)的構(gòu)建和設(shè)備的配套均有別于常規(guī)動力船舶，相應(yīng)的在船舶設(shè)計、建造、適航乃至最終驗收交船等一系列環(huán)節(jié)都會有更高的技術(shù)要求。由此可見，借助于發(fā)展民