一、“羅蒙諾索夫院士”號浮動(dòng)核電站概述
“羅蒙諾索夫院士”號是世界上唯一的浮動(dòng)核電站，同時(shí)也是全球最北端的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。它于2019年12月接入電網(wǎng)，并于2020年5月開(kāi)始商業(yè)運營(yíng)。該核電站的反應堆技術(shù)與俄羅斯破冰船類(lèi)似，采用的是KLT - 40反應堆，這種反應堆具有較高的安全性和可靠性，在俄羅斯的破冰船應用中積累了豐富的運行經(jīng)驗。
(一)反應堆技術(shù)
KLT - 40反應堆是一種壓水反應堆，其工作原理基于核裂變反應產(chǎn)生熱能，進(jìn)而將水加熱成高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅動(dòng)汽輪機發(fā)電。與傳統的陸基核電站反應堆相比，KLT - 40反應堆具有緊湊、模塊化的特點(diǎn)，更適合在浮動(dòng)平臺上安裝和運行。其燃料循環(huán)要求每3至5年更換鈾燃料元件，這是基于反應堆的功率輸出、燃料的燃耗特性以及安全運行的考慮。在燃料循環(huán)過(guò)程中，鈾燃料元件中的鈾 - 235不斷發(fā)生裂變反應，隨著(zhù)反應的進(jìn)行，鈾 - 235的濃度逐漸降低，當無(wú)法維持穩定的核反應和滿(mǎn)足發(fā)電需求時(shí)，就需要更換燃料元件。
(二)熱電聯(lián)產(chǎn)功能
“羅蒙諾索夫院士”號浮動(dòng)核電站不僅能夠發(fā)電，還具備熱電聯(lián)產(chǎn)的功能。在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的余熱被回收利用，用于區域供熱。這一功能在楚科奇半島這樣的寒冷地區具有重要意義，能夠為當地居民和工業(yè)設施提供穩定的熱能供應，提高了能源利用效率，減少了對傳統化石能源供熱的依賴(lài)。
二、首個(gè)燃料循環(huán)完成情況
自2020年投入運行以來(lái)，“羅蒙諾索夫院士”號浮動(dòng)核電站的兩座反應堆首次重新裝填了鈾燃料元件。俄羅斯國家原子能公司(Rosatom)報道，今年1月，該核電站累計發(fā)電量達到10億千瓦時(shí)，這一數據反映了核電站在首個(gè)燃料循環(huán)期間的穩定運行和發(fā)電能力。
(一)燃料元件更換過(guò)程
第一座反應堆在2023年末至2024年初完成元件更換，第二座反應堆的更換工作也已完成。燃料元件的更換是一個(gè)復雜且嚴格的過(guò)程，需要遵循一系列的安全標準和操作規程。首先，在更換前需要對反應堆進(jìn)行停堆操作，將反應堆的功率降至零，并采取一系列措施確保反應堆處于安全狀態(tài)。然后，利用專(zhuān)門(mén)的設備將用過(guò)的燃料元件從反應堆中取出，這些用過(guò)的燃料元件具有放射性，需要小心處理，防止放射性物質(zhì)泄漏。新的鈾燃料元件在裝入反應堆之前，需要進(jìn)行嚴格的質(zhì)量檢測和準備工作，確保其符合反應堆的運行要求。
(二)發(fā)電量分析
在首個(gè)燃料循環(huán)期間累計發(fā)電量達到10億千瓦時(shí)，這一數據在核能發(fā)電領(lǐng)域具有一定的參考價(jià)值。與同類(lèi)型的小型陸基核電站相比，“羅蒙諾索夫院士”號的發(fā)電量處于合理水平。這一發(fā)電量能夠滿(mǎn)足當地佩韋克定居點(diǎn)以及附近拜姆斯卡亞礦及其即將建成的選礦廠(chǎng)的基本用電需求。隨著(zhù)當地經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是采礦業(yè)的擴張，未來(lái)對電力的需求可能會(huì )進(jìn)一步增加，這也對“羅蒙諾索夫院士”號的后續發(fā)電能力提出了更高的要求。
三、運營(yíng)與運輸相關(guān)情況
(一)電網(wǎng)連接與供電區域
“羅蒙諾索夫院士”號位于楚科奇半島東西伯利亞海沿岸，為俄羅斯一處獨立電網(wǎng)供電。主要用戶(hù)是佩韋克定居點(diǎn)以及附近的工業(yè)設施。2023年9月，一條從佩韋克到比利比諾、長(cháng)達490公里的輸電線(xiàn)路投入運行，這進(jìn)一步擴大了“羅蒙諾索夫院士”號的供電范圍，為該地區的采礦作業(yè)提供了更可靠的電力。這條輸電線(xiàn)路的建設，不僅解決了當地電力傳輸的瓶頸問(wèn)題，也促進(jìn)了區域經(jīng)濟的發(fā)展，使得更多的工業(yè)項目能夠在該地區落地。
(二)鈾燃料運輸
新的鈾燃料通過(guò)北海航線(xiàn)，用特殊容器運抵佩韋克。國際航運規定對允許運輸放射性物質(zhì)的船只制定了嚴格標準，尤其是新的和用過(guò)的鈾燃料。特殊容器需要具備良好的屏蔽性能，防止放射性物質(zhì)泄漏，同時(shí)要能夠承受海上運輸過(guò)程中的各種環(huán)境條件。據北海航線(xiàn)管理部門(mén)稱(chēng)，俄羅斯原子能航運公司(Rosatomflot)的專(zhuān)用船“羅西塔”號去年9月25日至11月30日期間獲得在西伯利亞以北航行的許可，但尚不清楚它是否就是將燃料元件運往佩韋克的船只。在運輸過(guò)程中，船只需要配備專(zhuān)業(yè)的船員和安全設備，確保運輸過(guò)程的安全。同時(shí)，運輸路線(xiàn)的選擇也需要考慮天氣、海冰等因素，以降低運輸風(fēng)險。
(三)用過(guò)核燃料處理
俄羅斯國家原子能公司發(fā)布的一段視頻展示了用過(guò)的核燃料元件如何從反應堆中取出，并放置在“羅蒙諾索夫院士”號船上的儲存室中。用過(guò)的核燃料具有高放射性，需要妥善處理。用過(guò)的核燃料可能會(huì )在船上存放幾年，然后再運回摩爾曼斯克。摩爾曼斯克有從船到火車(chē)的轉運設施，用過(guò)的燃料隨后可以被運往車(chē)里雅賓斯克州馬亞克的RT - 1工廠(chǎng)進(jìn)行后處理。在RT - 1工廠(chǎng)，用過(guò)的核燃料將經(jīng)過(guò)一系列復雜的處理工藝，提取其中仍有利用價(jià)值的核材料，如钚等，同時(shí)對剩余的放射性廢物進(jìn)行安全處置，以減少對環(huán)境的影響。
四、未來(lái)展望
“羅蒙諾索夫院士”號浮動(dòng)核電站的成功運行和首個(gè)燃料循環(huán)的完成，對于俄羅斯核能行業(yè)具有重要意義。它展示了俄羅斯在浮動(dòng)核電站技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為俄羅斯進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣浮動(dòng)核電站技術(shù)奠定了基礎。俄羅斯可以憑借這一技術(shù)優(yōu)勢，參與國際市場(chǎng)競爭，向其他國家出口浮動(dòng)核電站技術(shù)和設備，增加國家的能源出口收入。同時(shí)，該項目也為俄羅斯培養了一批專(zhuān)業(yè)的核能技術(shù)人才，提升了俄羅斯在核能領(lǐng)域的研發(fā)和創(chuàng )新能力。
在全球范圍內，浮動(dòng)核電站作為一種新興的核能應用形式，“羅蒙諾索夫院士”號的經(jīng)驗為其他國家提供了參考。對于一些島嶼國家或沿海地區，浮動(dòng)核電站具有獨特的優(yōu)勢，如安裝靈活、可根據需求移動(dòng)等。其他國家可以借鑒俄羅斯的技術(shù)和運營(yíng)經(jīng)驗，開(kāi)展本國的浮動(dòng)核電站項目研究和開(kāi)發(fā)。此外，“羅蒙諾索夫院士”號在燃料循環(huán)、核燃料運輸和核廢料處理等方面的實(shí)踐，也為全球核能行業(yè)在這些關(guān)鍵環(huán)節的標準制定和技術(shù)改進(jìn)提供了實(shí)踐依據。
俄羅斯原子能航運公司正在圣彼得堡的波羅的海造船廠(chǎng)建造的新型專(zhuān)用船，將具備Arc5冰級，能夠在惡劣的北極水域作業(yè)。它將取代已有40多年歷史、目前為俄羅斯核動(dòng)力破冰船服務(wù)的“伊曼德拉”號。這艘新型專(zhuān)用船的建造，將進(jìn)一步提升俄羅斯在北極地區的能源運輸和保障能力，為“羅蒙諾索夫院士”號等浮動(dòng)核電站的運營(yíng)提供更可靠的支持。
自蘇聯(lián)時(shí)期起，俄羅斯國家原子能公司就在比利比諾運營(yíng)著(zhù)一座小型核熱電廠(chǎng)。這一長(cháng)期的運營(yíng)經(jīng)驗為俄羅斯在小型核能設施的管理和維護方面積累了豐富的知識，也為“羅蒙諾索夫院士”號的運營(yíng)提供了一定的技術(shù)和人才支持。隨著(zhù)浮動(dòng)核電站技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)俄羅斯可能會(huì )在比利比諾或其他地區建設更多的浮動(dòng)核電站或小型核能設施，以滿(mǎn)足當地和周邊地區的能源需求。
