核动力商船是指以核动力为主推进装置的各型商用船舶，包括散货船、集装箱船、油船以及海工船等多种船型。早在20世纪60年代，美国就成功建造了世界上首艘核动力商船“萨瓦纳”号（Savannah）。但受运营成本、经济效益以及安全性等多重因素的影响，核动力商船的发展并不顺利。现阶段，除俄罗斯长期运营核动力破冰船队外，其他拥有船用核动力技术的国家大多将其应用于军事领域。不过，随着全球航运业脱碳化趋势的不断深入，加之核动力技术的持续进步，核动力商船近年来再度进入各国视野，并有望成为未来商船的主流发展趋势之一。
一、核动力商船的发展历史
实际上，将核能应用于远洋船舶与将其应用于发电的设想几乎是同时产生的，人类发展核动力船舶至今已有60多年历史。冷战期间，美苏两个超级大国竞相将核动力技术应用于船舶领域，除研建各型核动力军舰外，还致力于开发破冰船、商船等民用核动力船舶，取得了诸多成就。除美苏外，德国与日本也相继在核动力商船领域进行了探索。
（一）苏联开启了民用船舶的核动力时代
苏联于1957年成功建造了“列宁”号（Lenin）核动力破冰船，该船是世界上首艘采用核动力推进系统的水面舰船，主要用于执行北冰洋地区的考察、救援任务，以及运输船舶的破冰引导任务。服役期间，“列宁”号破冰船航行超过85万海里，其中破冰里程接近65万海里，共引导过3741艘货船的运输。1989年，“列宁”号受切尔诺贝利核电站泄露事件的影响暂时停运，并最终于2009年正式退役，现停泊在俄罗斯摩尔曼斯克港作为博物馆供游客参观。尽管“列宁”号在分类上并不属于商船，但其首次将核动力应用于民用船舶领域，具有重要的时代意义。与此同时，“列宁”号的成功经验对于俄罗斯后续破冰船技术的发展也起到了重要的推动作用。
“列宁”号核动力破冰船
（二）美国成功建造世界首艘核动力商船
继苏联“列宁”号破冰船之后，美国于1959年成功建造了世界首艘核动力商船“萨瓦纳”号，并于1962年正式将其投入使用。运营初期，“萨瓦纳”号主要被用于宣传核能的和平使用，期间拜访了大西洋和太平洋沿岸的数十个城市，成为了美国的外交工具之一。1965年之后，“萨瓦纳”号开始被用于商业运营，并于1971年正式退役，前后仅运营了9年，期间共航行了45万海里。作为商船而言，“萨瓦纳”号规模较小，且建造与运营成本较高，无法高效经济地运营。此外，受核反应堆潜在危险性的影响，同时叠加第二次世界大战期间核武器在日本的使用经历，“萨瓦纳”号曾被日本、澳大利亚与新西兰等国的港口禁停，在一定程度上反映出了当时部分国家对核动力商船的抵触情绪。随着“萨瓦纳”号的退役，美国将核动力应用于商船的革命性主张也被迫宣告失败，但对该船的运营为美国核动力商船的发展积累了诸多经验，并进一步奠定了美国在军用核动力舰船领域的优势地位。
“萨瓦纳”号核动力商船
（三）德国、日本进一步探索核动力商船的发展路径
1960年，德国开始建造“奥托·哈恩”号（Otto Hahn）核动力矿砂船，并于1970年开始其商业运营，主要用于运输矿石和粮食，同时也兼运乘客。1979年，“奥托·哈恩”号同样因成本与安全问题被迫退出运营，并被船东拆除了核动力推进系统，改装成了常规动力集装箱船，最终于2004年结束商业运营。
“奥托·哈恩”号核动力矿砂船
1972年，日本建造了“陆奥”号（Mutsu）核动力散货船，但该船实际从未装载过商业货物，首次试航期间因出现微量放射线泄漏事故，遭到了日本反核民众的大规模抗议。1991年，尘封多年的“陆奥”号在完成技术改进后进行了远程航行试验，成功绕地球航行了2周，显示了核动力商船的技术优势。次年，“陆奥”号正式退役，拆除核动力推进系统后被改装成一艘科学考察船，至今仍在使用。尽管德国与日本的核动力商船应用成果并不理想，但其对于两国核动力商船的经验积累与技术进步均起到了一定的推动作用，同时也为世界各国研建核动力商船提供了重要的参考范例。
“陆奥”号核动力散货船
二、核动力商船的研究现状
进入21世纪以来，全球季候变暖不断加剧，引发了包括冰川融化、极端高温、森林火灾等在内的一系列灾害性气候问题，节能减排成为了全球最为紧迫的议题之一。在此背景下，各大海运强国纷纷开展绿色船舶研究工作，相继推出以甲烷、锂电池以及氢燃料电池等作为动力来源的环保船舶，同时将目光再次聚焦到核动力商船领域，开展了一系列前沿性研究工作，旨在探寻航运业脱碳化的最优路径。
（一）美国加快在核动力商船领域的谋篇布局
2020年，由比尔·盖茨担任董事会主席的TerraPower公司与英国Core-Power公司、法国Orano公司以及美国南方电力公司（Southern Company）合资成立了一家新的核能企业，旨在开发熔盐反应堆（MSR）原子技术，用以推进核动力商船的应用进程。比尔·盖茨认为，尽管2011年的福岛核危机使多国对核能的应用愈发敏感，但核能仍然存在巨大的应用潜力，另从创新和投资的角度来看，核技术已日臻成熟，具备大规模应用的条件。此外，美国船级社（ABS）于2022年获得了美国能源部（DOE）价值80万美元的合同，用以研究在商业航运中使用核动力的可能性。根据计划，ABS将为核能的海上应用开发不同的先进反应堆技术模型，并就现代核电的商业使用开发行业咨询。从美国能源部与核能企业的动向来看，美国在核动力推进技术不断成熟的形势下，正加紧开展核动力商船领域的谋篇布局，旨在探寻核动力商船新的发展路径，抢占其未来发展优势。
（二）日本、挪威将开发搭载核聚变动力技术的商船
2021年，日本邮船公司（NYK）、日本造船联合（JMU）和挪威船级社（DNV）联合完成了1艘配备核聚变反应堆的2万TEU超大型集装箱船的概念设计。该型核动力商船以现有集装箱船为设计原型，未来或将配备加拿大通用聚变公司（General Fusion）正在研制的磁化靶聚变（MTF）技术。根据DNV发布的消息，该型核动力商船5年后的累计成本将明显低于采用传统燃料动力的集装箱船，预计15年后可节约10亿美元的整体成本。此外，DNV还表示，尽管核聚变反应堆依旧存在核泄露风险，但有迹象表明，可以采用未浓缩的铀或钍，甚至是现存的废核燃料来规避这种风险。日本与挪威的此项概念设计打破了以往船用核动力推进系统大多采用核裂变技术的局面，为核动力商船的未来发展提供了更多的技术选择，具有重大的进步意义。
（三）韩国将核动力商船视为未来经济增长点
2021年，韩国三星重工（SHI）宣布，将与韩国国家原子能研究院（KAERI）联合研发搭载小型模块型熔盐燃料反应堆的核动力商船。熔盐燃料反应堆是核裂变反应堆的一种，也是先进四代堆中唯一的液态燃料反应堆，其主要特征是使用熔融的混合盐同时作为核燃料载体和反应堆冷却剂，在技术层面具有一定的先进性。根据计划，三星重工将同步推进熔盐反应堆与的氨能、氢能技术的集中研发工作，使其成为三星重工新的经济增长点。韩国作为国际领先的海运大国，其对核动力推进系统的研究在一定程度上展示了核动力商船在技术与经济方面双重可行性，同时也进一步验证了核动力船舶的广阔发展前景。
（四）英国寻求通过立法完善海上核能监管体系
2022年，英国交通部（DOT）通过了海事和海岸警卫队（MCA）制定的目标，并在该目标框架下拟定了《商船（核动力船舶）条例2022》，以支持在商船运输中使用核能。根据媒体消息，该条例将于12月8日正式生效，将使1974年国际海上人命安全公约（SOLAS）附件第八章中的商船“核规则”纳入英国的法律体系，为英国发展核动力商船确立必要的结构性支持。此外，MCA之前曾就该条例咨询了业界意见，共有包括船级社、航运组织、研究公司和商业航运公司在内的14家组织机构给出了意见，其中11家赞同MCA的观点，即在未来10年内对核动力船舶有兴趣，特别是对大型核动力商船拥有浓厚兴趣。未来，该条例将弥补英国海事立法体系中关于核动力推进系统的漏洞，其发布被视为英国航运业对核动力商船产生新兴趣的重要标志。与此同时，英国此举也进一步显示了核动力商船在航运业脱碳化过程中的潜在地位。
三、核动力商船的未来展望
总体来看，在全球节能减排的大背景下，核动力商船已成为世界各大海运强国的重点研究领域之一。但就目前而言，多数核动力商船项目仍处在初始阶段，距离实现商业运营还有较长的路要走。不过，随着核动力技术的不断进步，核动力商船的发展路径已逐渐清晰。未来，核动力商船的发展将呈现如下三个主要趋势。
一是船用核动力推进技术将愈发成熟，潜在风险有望进一步降低，公众接受度也将随之提升。近年来，第四代核反应堆技术蓬勃发展，涌现了多种具有经济性高、安全性好、废物产生量小等特征的先进堆型，在技术先进性、风险可控性等方面均有了长足的进步。未来，包括韩国熔盐燃料反应堆在内的多种船用核反应堆将在这些先进堆型的技术加持下快速发展。与此同时，日本与挪威即将采用的核聚变反应堆也将进一步完善船用核动力推进系统的技术体系，降低核动力商船的潜在风险。此前，核泄露风险一直是阻碍核电、核动力商船发展的重要因素之一，但随着潜在风险的降低，公众对核能应用的接受度也将随之提升，进而能够为核动力商船的发展提供更为有利的社会环境。
二是核动力商船的成本竞争力正不断上升，大型、超大型远洋商船将成为核动力推进系统的最佳载体。根据此前各国核动力商船的运营经验，经济性是制约核动力商船大规模发展的又一重要因素。美国“萨瓦纳”号核动力商船失败的最主要原因是其整体成本高，相比采用传统燃料动力的商船并无经济优势。然而，随着时代的发展，不断上涨原油价格已接近商船运营的成本平衡点，且船用核反应堆技术的研发成本也在多年积累的核电技术推动下不断下降，二者的成本差距已逐渐缩小。此外，荷兰C-Job公司近期发布的研究成果显示，虽然核动力商船的研发成本较高，但采用核动力推进系统的船舶能够在5到15年内具有成本效益，核动力将成为未来大型、超大型远洋商船的最佳选择。从DNV发布的核聚变商船成本预估中也可以看出，核动力商船的成本竞争力正不断上升，核动力对于大型、超大型远洋商船来说具有较强的吸引力。
三是核动力商船的热度将持续上升，越来越多的国家将投入到核动力商船的研建队伍之中。目前，包括美国、日本以及韩国在内的世界各大海运强国均启动了各自的核动力商船研究工作，英国更是在法律监管层面抢先构建了核动力商船的发展指导框架，各国的一系列动作均验证了核动力商船的广阔发展前景。未来，随着航运业脱碳化趋势的进一步深入，核动力商船的热度将持续上升，成为各国抢占未来船舶行业发展优势的前沿领域之一。
四、结语
参考文献
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[5]世界上核动力潜艇航母很多，但为何鲜见核动力商船？[EB/OL]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1675997449934369678
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[7]The Merchant Shipping (Nuclear Ships) Regulations 2022 [EB/OL]. https://www.legislation.gov.uk/uksi/2022/1169/made
作者简介
宗山雨 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究四室，三级分析员
研究方向：海洋和核领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究
联系方式：[email protected]
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编辑丨郑实
研究所简介
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