一、“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站概述

“羅蒙諾索夫院士”號是世界上唯一的浮動核電站，同時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月開始商業(yè)運營。該核電站的反應(yīng)堆技術(shù)與俄羅斯破冰船類似，采用的是KLT - 40反應(yīng)堆，這種反應(yīng)堆具有較高的安全性和可靠性，在俄羅斯的破冰船應(yīng)用中積累了豐富的運行經(jīng)驗。

(一)反應(yīng)堆技術(shù)

KLT - 40反應(yīng)堆是一種壓水反應(yīng)堆，其工作原理基于核裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱能，進(jìn)而將水加熱成高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電。與傳統(tǒng)的陸基核電站反應(yīng)堆相比，KLT - 40反應(yīng)堆具有緊湊、模塊化的特點，更適合在浮動平臺上安裝和運行。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(yīng)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)過程中，鈾燃料元件中的鈾 - 235不斷發(fā)生裂變反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鈾 - 235的濃度逐漸降低，當(dāng)無法維持穩(wěn)定的核反應(yīng)和滿足發(fā)電需求時，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)電過程中產(chǎn)生的余熱被回收利用，用于區(qū)域供熱。這一功能在楚科奇半島這樣的寒冷地區(qū)具有重要意義，能夠為當(dāng)?shù)鼐用窈凸I(yè)設(shè)施提供穩(wěn)定的熱能供應(yīng)，提高了能源利用效率，減少了對傳統(tǒng)化石能源供熱的依賴。

二、首個燃料循環(huán)完成情況

自2020年投入運行以來，“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站的兩座反應(yīng)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(dá)到10億千瓦時，這一數(shù)據(jù)反映了核電站在首個燃料循環(huán)期間的穩(wěn)定運行和發(fā)電能力。

(一)燃料元件更換過程

第一座反應(yīng)堆在2023年末至2024年初完成元件更換，第二座反應(yīng)堆的更換工作也已完成。燃料元件的更換是一個復(fù)雜且嚴(yán)格的過程，需要遵循一系列的安全標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。首先，在更換前需要對反應(yīng)堆進(jìn)行停堆操作，將反應(yīng)堆的功率降至零，并采取一系列措施確保反應(yīng)堆處于安全狀態(tài)。然后，利用專門的設(shè)備將用過的燃料元件從反應(yīng)堆中取出，這些用過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(yīng)堆之前，需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測和準(zhǔn)備工作，確保其符合反應(yīng)堆的運行要求。

(二)發(fā)電量分析

在首個燃料循環(huán)期間累計發(fā)電量達(dá)到10億千瓦時，這一數(shù)據(jù)在核能發(fā)電領(lǐng)域具有一定的參考價值。與同類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)電量能夠滿足當(dāng)?shù)嘏屙f克定居點以及附近拜姆斯卡亞礦及其即將建成的選礦廠的基本用電需求。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是采礦業(yè)的擴張，未來對電力的需求可能會進(jìn)一步增加，這也對“羅蒙諾索夫院士”號的后續(xù)發(fā)電能力提出了更高的要求。

三、運營與運輸相關(guān)情況

(一)電網(wǎng)連接與供電區(qū)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。主要用戶是佩韋克定居點以及附近的工業(yè)設(shè)施。2023年9月，一條從佩韋克到比利比諾、長達(dá)490公里的輸電線路投入運行，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(qū)的采礦作業(yè)提供了更可靠的電力。這條輸電線路的建設(shè)，不僅解決了當(dāng)?shù)仉娏鬏數(shù)钠款i問題，也促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得更多的工業(yè)項目能夠在該地區(qū)落地。

(二)鈾燃料運輸

新的鈾燃料通過北海航線，用特殊容器運抵佩韋克。國際航運規(guī)定對允許運輸放射性物質(zhì)的船只制定了嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，尤其是新的和用過的鈾燃料。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，同時要能夠承受海上運輸過程中的各種環(huán)境條件。據(jù)北海航線管理部門稱，俄羅斯原子能航運公司(Rosatomflot)的專用船“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。在運輸過程中，船只需要配備專業(yè)的船員和安全設(shè)備，確保運輸過程的安全。同時，運輸路線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的核燃料元件如何從反應(yīng)堆中取出，并放置在“羅蒙諾索夫院士”號船上的儲存室中。用過的核燃料具有高放射性，需要妥善處理。用過的核燃料可能會在船上存放幾年，然后再運回摩爾曼斯克。摩爾曼斯克有從船到火車的轉(zhuǎn)運設(shè)施，用過的燃料隨后可以被運往車?yán)镅刨e斯克州馬亞克的RT - 1工廠進(jìn)行后處理。在RT - 1工廠，用過的核燃料將經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理工藝，提取其中仍有利用價值的核材料，如钚等，同時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、未來展望

“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站的成功運行和首個燃料循環(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核電站技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為俄羅斯進(jìn)一步開發(fā)和推廣浮動核電站技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。俄羅斯可以憑借這一技術(shù)優(yōu)勢，參與國際市場競爭，向其他國家出口浮動核電站技術(shù)和設(shè)備，增加國家的能源出口收入。同時，該項目也為俄羅斯培養(yǎng)了一批專業(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(nèi)，浮動核電站作為一種新興的核能應(yīng)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(qū)，浮動核電站具有獨特的優(yōu)勢，如安裝靈活、可根據(jù)需求移動等。其他國家可以借鑒俄羅斯的技術(shù)和運營經(jīng)驗，開展本國的浮動核電站項目研究和開發(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踐，也為全球核能行業(yè)在這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)改進(jìn)提供了實踐依據(jù)。

俄羅斯原子能航運公司正在圣彼得堡的波羅的海造船廠建造的新型專用船，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、目前為俄羅斯核動力破冰船服務(wù)的“伊曼德拉”號。這艘新型專用船的建造，將進(jìn)一步提升俄羅斯在北極地區(qū)的能源運輸和保障能力，為“羅蒙諾索夫院士”號等浮動核電站的運營提供更可靠的支持。

自蘇聯(lián)時期起，俄羅斯國家原子能公司就在比利比諾運營著一座小型核熱電廠。這一長期的運營經(jīng)驗為俄羅斯在小型核能設(shè)施的管理和維護(hù)方面積累了豐富的知識，也為“羅蒙諾索夫院士”號的運營提供了一定的技術(shù)和人才支持。隨著浮動核電站技術(shù)的不斷發(fā)展，未來俄羅斯可能會在比利比諾或其他地區(qū)建設(shè)更多的浮動核電站或小型核能設(shè)施，以滿足當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)的能源需求。