浮动核电站更安全和更便宜

拟议的海上浮动核植物结构的直径约为45米，工厂将产生300兆瓦的电力。一个1,100 MW工厂的替代设计，用于大约75米的直径。在这两种情况下，该结构包括用于运输人员的生活区和Helipad，类似于海上石油钻井平台。

由于核电站不发出二氧化碳，因此它们被认为是绿色能源未来的重要组成部分。新的核电站承诺比目前的工厂更安全，更便宜，更容易地部署，但是，这使它特别独特的是它将漂浮八分钟或更长时间到海上。

许多专家将核电引用作为低碳能源未来的关键组成部分。核电站是稳定，可靠的大量电力的来源;他们跑上廉价和丰富的燃料;并且它们不会发出二氧化碳（CO2）。

一个新的核电站，将浮动八英里或更多英里的海上承诺比今天的陆地植物更安全，更便宜，更容易地部署。在由麻省理工学院研究人员开发的概念中，浮动工厂结合了两种熟悉的技术 - 核反应堆和深海油平台。它是在造船厂建造和退役，在其生命的两端节省时间和金钱。一旦部署，它就位于一个相对深水中，远离沿海人口，只能通过水下输电线连接到土地。在指定的深度，海水保护植物免受地震和海啸，可以作为紧急情况下作为无限的冷却水源 - 没有所需的泵送。对潜在市场的分析已经确定了全球许多网站，具有适合部署浮厂的物理和经济条件。

“超过70个新的核反应堆现在正在建设中，但这在全球共同宣传中仍然足够强大，”核科学与工程教授（NSE）核科普··鲍···鲍···鲍···鲍···鲍···鲍···工程教授（NSE）。“所以问题是，为什么我们不建立更多？”

海上浮动核电站

研究人员对海上浮动核电站（OFNP）的愿景包括大约45米的主要结构，将占生产300兆瓦的电力。一个1,100 MW工厂的替代设计，用于直径约75米的结构。在这两种情况下，该结构包括用于运输人员的生活区和Helipad - 类似于海上的石油钻井平台。

Buongiorno引用了对此愿景的几个挑战。首先，虽然燃料便宜，建立核电站是一种漫长而昂贵的过程，经常被延误和不确定性困扰。其次，采用任何新的电厂都很困难：冷却水源附近的土地有价值，局部反对建设可能是艰苦的。第三，在几个重要国家的公众失去了对核电的信心。许多人仍然清楚地记得2011年日本福岛核中心的2011年事故，当地震创造了一个淹没了该设施的海啸。切割冷却泵的电力，反应器芯中的燃料熔化，辐射泄露，从该地区抽空超过10万人。

左到右：MICHEL GOLAY和Jacopo Buongiorno的MIT核科学与工程系（NSE）和NSE和机械工程系的尼尔TODREAS正在设计一个浮动的核电站，可以提供增强的安全性，更容易的选址和集中建设 - 并且可以部署及时在低碳能源未来发挥关键作用。

鉴于此类担忧，Buongiorno和他的团队 - 迈克尔·戈勒，NSE教授; Neil Todrae，核科学与工程与机械工程教授;及其NSE和机械工程学生 - 一直在调查一个小说的想法：将传统的核反应堆安装在类似于海上石油和天然气钻井的浮动平台上，并将其停泊在海上约10英里。

OFNP将两种熟悉的技术集成在一起，具有已强大的全球供应链。“有造船厂建立了我们需要的大型圆柱平台，并建立所需类型的核反应堆的公司，”Buongiorno说。“所以我们只是结合那两个。在我看来，这是一个很大的优势。“通过用已知的技术粘贴，研究人员正在尽量减少昂贵和耗时的发展任务和许可程序。然而，他们正在改变他们认为可以彻底改变核选择。

造船厂建设的优势，海上选址

根据研究人员的计划，OFNPS将完全建造在造船厂，其中许多已经定期处理石油和天然气平台和大型核动力船只。OFNP结构 - 平台和所有 - 将在可移动的滑块上直立，装载到运输船上，并在其现场进行。在那里，它将被漂浮在船上，停泊在海底，并通过水下电力传输电缆连接到船体电网。在其生命结束时，它将被拖回造船厂退役 - 就像核动力潜艇一样，飞机运营商现在。

与部署陆地核电站相比，该过程应提供增强的质量控制，标准化和效率。没有必要将人员，材料和重型设备运送到建筑工地 - 或在植物退休后清理。该计划还降低了对现场评估和准备的需求，这有助于不确定性和延误。最后，OFNP主要是钢，几乎不需要处理结构混凝土，根据Buongiorno的说法，通常负责大量成本超支和施工延迟以及大量二氧化碳的排放。在一起，这些因素意味着OFNP可以以前所未有的速度部署 - 这是一个高度资本密集型项目的重要益处。“你不想在没有开始发电的情况下在那里徘徊在那里的大量投资，”Buongiorno说。

浮动工厂的计划部位提供了其他益处。OFNP将位于海上八到12英里 - 在海域的极限范围内 - 以及至少100米深的水。因此，它将远离沿海人群（其唯一的陆上存在将是一个小型开关仪和员工和材料管理设施），而且它下面的深水将减少地震和海啸的威胁：在这一深度，水在地震期间吸收了海底的任何运动，海啸波很小。海啸才变得庞大而破坏性，只有在海岸线击中浅水 - 对岸上建造的核电站的关注。

最后，开阔的海洋将提供具有无尽供应冷却水的OFNP。如果出现意外情况，海水可用于从反应器中去除热量;因为植物远低于水线，所以必要的流动将被动地发生，没有任何泵送和没有任何海水污染。“我们不会失去终极散热片，”布康诺说。“即使在反应器关闭后，通过核燃料产生的衰变热量也可以无限期地除去。”

因此，OFNP地址由Buongiorno引用的福岛的三个主要的外卖：远离茂密的人口，防止地震和海啸，永远不会失去对燃料的冷却。

核反应堆及相关安全系统，拟议的近海浮动核电站，位于结构深处的水密隔室。反应器压力容器（RPV）坐落在干壳结构内，被海水包围。从发电机中蒸煮在RPV内部的加热水中通过结构较高的电力发电机。每12到48个月，耗尽燃料组件被解除出来，并将新鲜燃料插入反应器中。移除的组件被转移到花费燃料池中，该燃料池具有处理从植物中除去的所有燃料的储存能力。

专为有效的操作而设计，安全增强

本文随附的插图在其海洋环境中展示了OFNP以及植物的主要特征。整体结构是直立的，圆柱形的形状，并且穿过许多楼层，其中大部分都分成了被水密隔板分开的隔间。上层楼宇的非批判组件，如生活宿舍和一只直升机。与石油和天然气平台一样，工人被船或直升机带出三个或四周的班次。供应船带来了少量维护活动的食品，燃料和设备和材料，并通过起重机抬起重载。

核反应堆（300 MW或1,100 MW单位）及其相关的安全系统位于水密隔室中，在结构上低，以提高安全性和安全性，提供轻松进入海水，并使整体结构低重心稳定性增加。反应器芯和相关的关键部件容纳在反应器压力容器（RPV）内，其位于称为容纳的紧凑结构内。围绕遏制 - 但是通过间隙分开 - 是一个大室，其延伸到圆柱形结构的边缘，并且与海水不断地淹没，从海水进入并通过端口自由进入。

反应器芯和蒸汽发生器浸入反应器压力容器（RPV）内的新鲜蒸馏水中。如果冷却泵的操作中断，则冷却水通过浸入海水中的辅助热交换器被动地流动。如果发生更严重的问题，则冷却水从RPV内部释放到容纳结构中，海水可以在容纳中进入空间。来自冷却水的热量将穿过电容壁到海水上。海水通过该结构自然流动，因此它不断更新，提供无限的冷却源。

具体的设计功能允许响应正常冷却操作中各种类型的中断。通常，泵从低海面层带来冷水并将所用的加热水排出到暖表面层，从而防止可能威胁到当地生态系统的“热污染”。如果暂时破坏冷却过程，则允许来自反应器的加热水自然地循环到淹水室内的特殊热交换器。如果一个更严重的问题（例如，管道断裂）威胁核心，来自RPV内部的蒸馏水被释放到容纳（始终保持核心浸没）中，并且来自外部隔室的海水填充了容纳周围的间隙。通过容纳壁有效地传递到海水中的热量，这是不断和被动更新的。始终，冷却水和海水保持分开，使污染物不能从一个流到另一个。

在不太可能的情况下，尽管持续散热，容器内的压力达到危险水平，但遏制内的气体可以排放到海洋中。然而，气体首先将通过过滤器以捕获铯，碘和其他放射性物质，最小化其释放。目前的研究正在跟踪这种材料的可能分散和稀释，以确保即使在这种极端情况下，水中的任何放射性仍然低于可接受的峡谷。

有希望的经济学，丰富的潜在市场

就核电经济学而言，麻省理工学院团队认为，由于核电经济学，OFNP可能是“潜在的比赛换句者”。它提供了“工厂”生产多个单位的经济优势，但该单位可能很大，可以从规模经济中受益。此外，与任何类型的地面植物不同，OFNP是移动的。“如果你在土地上建造电厂，它仍然在建筑位置40或50年，”Buongiorno说。“但与OFNP一起，如果经过十年或两年，你需要发电量100英里的距离沿岸，你可以悬浮浮动电厂并将其移动到新的位置。”

当然，研究人员的想法的可行性取决于是否有必要的身体属性的位置 - 相对靠近岸边的水，但远离运输车道和频繁的大规模风暴 - 以及采用OFNP的经济和其他激励措施。

详细分析确定了许多潜在地点。例如，东南亚地区的土着资源有限，地震和海啸的风险很高，以及需要权力的沿海人口。中东国家可以使用NOP来满足其国内需求，释放其宝贵的石油和天然气资源。沿海非洲和南美洲的一些国家依靠发电机在进口柴油燃料上运行的发电机提供的电力 - 这是一种昂贵而高度污染的方式。“带入一个OFNP，靠近海岸停泊，并建立一个小型分销系统会产生很大的意义 - 基础设施发展需要最小，”Buongiorno说。

继续研究

研究人员继续在OFNP的各个方面工作。例如，它们正在开发加油的最佳方法，系泊系统的详细设计，以及植物在风暴波中的植物流体动力反应的更彻底模型。此外，他们正在建立一个凝聚力的OFNP保护计划。

工厂设计提供了相当大的安全性：反应器深入在多个船体内的结构中;高上甲板允许畅通无阻的360度视图;并且物理布局最小化攻击者的方法。研究人员正在研究安全专家，现在调查涉及最先进的声纳和雷达系统，潜艇网和繁荣的额外策略，以及一支武装保安人员。

Buongiorno说：“虽然有很多工作仍然存在，”我们预计第一个OFTN可以在十年内部署，并在一半的时间内部署，以协助打击气候变化所需的核能使用巨大增长。“

图片：杰克乔威茨;贾斯汀骑士;麻省理工学院