作為船舶行業與核能行業有機結合的產物，浮動式核電站近年來發展迅猛，其熱度在全球脫碳化的大背景下不斷上升，成為了世界各主要國家創新能源保障方式、優化海洋能源結構的重要選擇之一。相比傳統核電站，浮動式核電站具有一次裝料運行周期長、功率密度大、機動性好、節能環保等優勢，并且對部署條件并無苛刻要求，不存在選址問題。同時，浮動核電站的功能更加多樣性，其所產生的核能不僅可以用于發電，還能夠用于局部區域供熱、海水淡化等項目，在能源供給方面表現出了極強的靈活性，能夠有效擴展核能的應用。目前，美國、俄羅斯、法國以及韓國等國均重點關注浮動式核電站領域，相繼開展了各自的前沿性研究項目，旨在構建核電能源的多元化應用市場，搶占浮動式核電站領域的未來發展先機。

一、浮動式核電站的整體概況

(一)美國最先提出海上浮動式核電站概念，并重點發展梁式核電站

20世紀50年代，基于核動力船舶的成功應用經驗，美國、蘇聯等國積極探索核能的多領域應用前景，開啟了核能飛機、火箭與汽車等多個探索性研究項目。但在技術、經濟與政治等多重負面因素的疊加影響下，大部分項目均在初步探索后被放棄，只有美國開發的SL2小型核電裝置進入了實質階段。該裝置的研發目的是為阿拉斯加等偏遠地區的軍事基地供電，但由于設計缺陷，該裝置在發生堆芯熔化事故后被廢止。在此之后，美國軍方又于1963年設計了搭載在“斯特吉斯”號(Sturgis)駁船上的MH-1A核電裝置，主要用于巴拿馬運河地區的供電，該裝置從1968年運營至1975年，最終因運營費用過高與軍方計劃變更而退役。

2014年，美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)提出一種“近海漂浮核電站”(Offshore Floating Nuclear Plant，OFNP)設計概念，即所謂的梁式(Spar Type)核電站。該型核電站外形是一個巨大的圓柱體，內部布置了多個水密封艙隔間，底部搭載了核反應堆與冷卻系統，并通過多點系泊系統，以半潛式的形態固定在離岸10km~20km的海水之中。在該型核電站的頂部，還設計有工作樓、生活樓以及停機坪等建筑，方便核電站工作人員的生產與生活。作為目前國際主流的浮動式核電站形式之一，梁式核電站在抗地震、環保等方面具有一定優勢，并且在發生反應堆事故時，能夠通過打開水密艙來利用無盡的海水對反應堆進行冷卻，比傳統核電站更具安全性。

美國OFNP型核電站

(二)俄羅斯建造并成功運營全球首座駁船式核電站

冷戰期間，美蘇兩國對核能的開發利用使核電技術得以快速發展。蘇聯解體后，俄羅斯憑借相關技術積累，在核能應用領域取得了諸多成就。特別是在國家原子能集團公司(Rosatom)成立之后，俄羅斯對核電生產、核電出口等環節進行了全面升級，核電技術水平得到了進一步的提升。2019年，國家原子能集團公司開始建造“羅蒙諾索夫院士”號(Akademik Lomonosov)駁船式(Barge Type)核電站。該駁船長約144米，寬約30米，排水量21500噸，搭載了2座35MW的改良型KLT-40S型反應堆，可提供高達70MWe的功率以及300MWt的熱能，整體運行壽命約為40年。2020年5月，“羅蒙諾索夫院士”號核電站在俄羅斯遠東楚科奇自治區(Chukotskiy)實現商業運營，可滿足當地居民以及工業企業電力、供暖、海水淡化等多種需求。

盡管“羅蒙諾索夫院士”號并未配備推進系統，但其能夠通過拖船輕松移動到任何所需作業海域，在機動性方面表現較為出色。同時，該核電站采用了較為成熟的大型船舶制造技術，因此在技術成熟度、造價成本等方面具有明顯的優勢，在開發生產運用方面表現突出。此外，該核電站是迄今為止世界上唯一運營的浮動式核電站和世界上最北端的核裝置，其成功運營經驗對于世界范圍內大規模建設浮動式核電站具有重要意義。

俄羅斯“羅蒙諾索夫院士”號核電站

(三)法國利用傳統核電優勢，致力于發展下沉式核電站

在核電應用領域，法國長期走在世界前列，并成為了當前世界上核能發電比例最高的國家。根據國際能源署(International Energy Agency，IEA)的數據，法國2021年的核電發電量占到總發電量的69%，遠超水力發電、風能發電以及天然氣發電。憑借著傳統核電優勢，法國于2008年開始對浮動式核電站進行研究。法國核潛艇制造商DCNS公司(現Naval Group)以核潛艇為設計原型，提出了一種名為“Flexblue”的下沉式(Submerged Type)、柱形全模塊化移動式核電站設計概念，并聯合阿海琺(Areva)、法國電力集團(Electricite de France，EDF)等大型核電企業對其進行研發。

該型核電站采用了與核潛艇類似的小型壓水反應堆技術，輪機與交流發電機部分被分割到了不同的模塊之中。在建造過程中，該型核電站可利用艦艇模塊化建造技術在船廠進行組裝，而后通過船舶運輸至工作海域，在工期與成本方面具有一定的優勢。其安裝地點為深60m~100m、離岸5km~15km位置的海床上，安裝方式可根據地震的危害程度，模塊或者水平固定在海床上，或者正浮懸掛在距離海床幾米高的位置。安裝完成后，該型核電站可通過電纜為岸上用戶輸送電力，能夠有效避免波浪和臺風等惡劣的海洋環境條件的影響。此外，該型核電站與美國的梁式核電站設計概念相似，能夠在突發情況下利用海水對反應堆進行冷卻，安全性相對較高。

法國“Flexblue”型核電站

(四)韓國聚焦重力座底式核電站，探尋新的核電技術發展路徑

二戰結束后，韓國成立了原子能研發機構，并于1957年加入國際原子能機構(International Atomic Energy Agency，IAEA)，意在同時推進核武器與核電技術的研發工作。但由于美國的介入，韓國的核武器計劃被迫中止，但其核電技術得以快速發展。現階段，韓國已成功躋身核能大國行列，并具備自行研發第三代核電技術的能力，其境內擁有24座核電站，核能發電量占總發電量的比重接近30%。在浮動式核電站領域，韓國提出了重力基礎結構式(Gravity-Based Structure Type，GBS)核電站設計概念，旨在探尋新的核電技術發展路徑。

GBS型核電站以模塊化設計的方式進行建造，隨后通過拖船將建造好的重力基礎結構模塊拖曳至海上浮動核電站系泊點，并利用壓載系統將其放置在海床上，最后利用鋼筋、后張鋼索和水泥漿將其進行剛性連接，將其用作核電裝置的承載平臺。因其承載結構具有單一性，所以能夠有效降低管線和電纜的相關風險，并能夠減少地震帶來的影響。同時，該型核電站設計概念處于陸上和海上核電站之間，可以部分減輕惡劣海洋條件對其載體造成的影響。不過，GBS型核電站與其他類型的浮動式核電站相比還存在一定劣勢，目前仍無法避免海嘯的影響。

韓國GBS型核電站

二、浮動式核電站的發展困境

現階段，除俄羅斯成功實現了浮動式核電站的商業運營外，其他各國的相關項目仍處在研發階段，浮動式核電站整體仍處在商業化前期，距離世界范圍內的大規模應用還有著一定距離。同時，浮動式核電站在技術成熟度方面與傳統核電站相比還存在差距，在其發展過程中仍面臨著諸多未知風險。此外，受福島核電站(Fukushima Nuclear Power Plant)泄漏事件的影響，個別國家對于浮動式核電站的發展仍持謹慎態度，公眾接受度有待進一步提升。總體來看，浮動式核電站的發展仍面臨諸多困境。

在市場層面，浮動式核電站的市場戰略定位難以統一，在國際商務進出口過程中面臨諸多障礙。目前，俄羅斯對于浮動式核電站的市場定位相對清晰，其運營模式初定為“建造-運營-轉移”(Build-Operate-Transfer，BOT)，并且在細分市場領域，“羅蒙諾索夫院士”號同步聚焦核能發電與海水淡化，未來發展前景相對廣闊。但美國、法國以及韓國等國的相關項目仍處于設計和研發狀態，基本以滿足國內電力需求為主，在細分市場應用方面尚處于探討階段，致使浮動式核電站的整體市場戰略定位難以統一。同時，浮動式核電站在世界核能領域屬于新型產品，不僅在建造、調試、運行、退役有其難點，而且在其國際商務進出口過程中也有著獨特的操作性，受商務方案選擇、責任劃分、安全性保障、運輸與實物保護以及國際監管等多重因素的影響，整體發展依舊存在諸多問題。

在技術層面，浮動式核電站易受海洋環境條件影響，且難以滿足相關設備設施的空間要求，容易產生“共因故障”。浮動式核電站長期運營在海洋環境中，容易受到鹽霧、霉菌以及海洋生物的影響，產生系統管路與設備腐蝕、海生物附著等破壞性問題，進而導致管道換熱性能下降或損壞，影響其正常運行。同時，海洋環境容易導致浮動式核電站系統空間位置的周期性變化，并引入周期性變化所帶來的附加慣性力場，這些因素能夠直接影響介質的水力和傳熱特性，進而影響反應堆的物理特性，最終對核電站的系統造成損害。此外，與傳統核電站相比，浮動式核電站的內部空間相對較小，因此其內部設備在體積與重量方面有著嚴格的限制標準，其安全設施也無法實現對于多重性、多樣性、獨立性的要求，容易產生“共因故障”(Common Cause Failure)，即因特定單一故障而導致若干設備同時出現故障。

在監管層面，相關政策法律與標準規范尚不全面，國際海上核能監管體系亟待進一步完善。浮動式核電站在發展的過程中，涉及設計與建造、安全與應急、運行與監管等諸多環節，需建立相對完備的政策法律與標準規范體系，以更好地對其發展進行監管。然而，目前國際上相關政策標準尚未健全，我國也未建立相應的政策標準體系。現階段，國際上針對浮動式核電站研建的總體指導和相關要求主要包括《不擴散核武器條約》(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons，NPT)、《聯合國海洋法公約》(United Nations Convention on the Law of the Sea，UNCLOS)以及《國際海上人命安全公約》(International Convention for Safety of Life at Sea，SOLAS)等綜合性文件，但這些文件所涵蓋的內容有限，無法對浮動式核電站的發展做出針對性指導。此外，盡管美國、英國以及俄羅斯等國近年來相繼發布了各自的浮動式核電站研建指導文件與政策標準，但仍不足以支撐浮動式核電站發展的整體要求，其發展仍面臨政策標準不完善、監管體系不健全等問題，亟待建立更加完備的海上核能監管體系。

三、浮動式核電站的未來展望

盡管浮動式核電站的發展仍面臨諸多困境，但隨著相關技術的持續進步，以及全球脫碳化趨勢的不斷深入，浮動式核電站的發展速度定將進一步加快。同時，以美國、俄羅斯為代表的傳統核能大國將持續加大在浮動式核電站領域的投入，以在滿足本國電力需求的同時，搶占浮動式核電站的發展高地。總體來看，浮動式核電站的未來發展將呈現如下兩大趨勢。

一是駁船式核電站技術將愈發成熟，并將逐步成為浮動式核電站的主流發展方向。與其他類型的浮動式核電站相比，駁船式核電站的發展歷史最為久遠，且其采用的駁船形式能夠發揮傳統造船行業的優勢，助力浮動式核電站技術實現快速發展，并進一步降低其整體研建成本。目前，美國、法國與韓國等國在發展各自代表型浮動式核電站的同時，均同步聚焦于駁船式核電站。其中，法國船級社(Bureau Veritas，BV)與美國ThorCon公司于2022年達成技術認證協議，將合作開發一種集成在駁船內的500MW浮動式核裂變發電站，用于在印度尼西亞運營。韓國三星重工(Samsung Heavy Industries，SHI)的駁船式核電站設計概念于今年1月獲得了美國船級社(American Bureau of Shipping，ABS)頒發的原則性認可證書，該公司將基于丹麥Seaborg Technologies公司研發的緊湊型熔鹽反應堆技術來開發其浮動式核電站。俄羅斯除“羅蒙諾索夫院士”號外，還計劃建造多艘駁船式核電站，以進一步提升為遠東等偏遠地區供電的能力。由此可見，各國正大力推進駁船式核電站的研建進程，未來該型核電站將逐步成為浮動式核電站的主流發展方向。

二是浮動式核電站的將成為臨海、多海洋國家實現脫碳目標的重要選擇，其商業應用前景將更趨廣泛。近年來，全球季候變暖不斷加劇，引發了包括冰川融化、極端高溫、森林火災等在內的一系列災害性氣候問題，節能減排已成為全球最為緊迫的議題之一。同時，隨著全球化石能源價格的持續上漲，能源返貧或將成為每一個國家和地區發展道路上都需要面臨的問題，能源轉型迫在眉睫。在此背景下，水能、風能、太陽能以及核能等清潔能源在各國能源體系中的地位不斷上升，成為了推動各國能源轉型、實現脫碳化目標的重要選擇。作為核能領域的新型產品，浮動式核電站不僅能夠節省大量化石燃料，同時還能夠有效降低溫室氣體的排放，并避免釋放有害物質，在經濟性、環保性等方面具有明顯的優勢。對于俄羅斯、印度尼西亞等臨海、多海洋國家而言，浮動式核電站具有廣闊的商業應用前景，且其前景會隨著全球脫碳化趨勢的不斷深入而更趨廣泛。未來，隨著相關技術的持續進步，各國將更加聚焦于浮動式核電站的發展，以加速推動全球能源低碳發展和綠色復蘇，為如期實現聯合國2030年可持續發展議程增添動能。

四、結語

浮動式核電站憑借著傳統核電站無法比擬的諸多優勢，已逐步成為了各國爭先研究的課題之一，擁有著廣泛的發展前景。現階段，我國在浮動式核電站領域已開展一系列前沿性研究，并取得了一定的成績，但距離實現浮動式核電站的商業運營還有著一定距離，仍有著較大的進步空間。未來，持續加大對浮動式核電站的研發投入，并同步推進海上核能監管體系的完善工作，對于我國海洋權益維護、海洋資源開發以及核能應用拓展等均具有重要意義。