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產裝置。它于2019年12月接入電網，并于2020年5月開始商業(yè)運營。該核電站的反應堆技術與俄羅斯破冰船類似，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驗。
(一)反應堆技術
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生熱能，進而將水加熱成高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅動汽輪機發(fā)電。與傳統(tǒng)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，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，隨著反應的進行，鈾 - 235的濃度逐漸降低，當無法維持穩(wěn)定的核反應和滿足發(fā)電需求時，就需要更換燃料元件。
(二)熱電聯產功能
“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站不僅能夠發(fā)電，還具備熱電聯產的功能。在發(fā)電過程中產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，能夠為當地居民和工業(yè)設施提供穩(wěn)定的熱能供應，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，這一數據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復雜且嚴格的過程，需要遵循一系列的安全標準和操作規(guī)程。首先，在更換前需要對反應堆進行停堆操作，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，利用專門的設備將用過的燃料元件從反應堆中取出，這些用過的燃料元件具有放射性，需要小心處理，防止放射性物質泄漏。新的鈾燃料元件在裝入反應堆之前，需要進行嚴格的質量檢測和準備工作，確保其符合反應堆的運行要求。
(二)發(fā)電量分析
在首個燃料循環(huán)期間累計發(fā)電量達到10億千瓦時，這一數據在核能發(fā)電領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)電量能夠滿足當地佩韋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。隨著當地經濟的發(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、運營與運輸相關情況
(一)電網連接與供電區(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供電。主要用戶是佩韋克定居點以及附近的工業(yè)設施。2023年9月，一條從佩韋克到比利比諾、長達490公里的輸電線路投入運行，這進一步擴大了“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，不僅解決了當地電力傳輸的瓶頸問題，也促進了區(qū)域經濟的發(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的船只制定了嚴格標準，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運設施，用過的燃料隨后可以被運往車里雅賓斯克州馬亞克的RT - 1工廠進行后處理。在RT - 1工廠，用過的核燃料將經過一系列復雜的處理工藝，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領域的領先地位，為俄羅斯進一步開發(fā)和推廣浮動核電站技術奠定了基礎。俄羅斯可以憑借這一技術優(yōu)勢，參與國際市場競爭，向其他國家出口浮動核電站技術和設備，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)的核能技術人才，提升了俄羅斯在核能領域的研發(fā)和創(chuàng)新能力。
在全球范圍內，浮動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、可根據需求移動等。其他國家可以借鑒俄羅斯的技術和運營經驗，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)在這些關鍵環(huán)節(jié)的標準制定和技術改進提供了實踐依據。
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的“伊曼德拉”號。這艘新型專用船的建造，將進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”號的運營提供了一定的技術和人才支持。隨著浮動核電站技術的不斷發(fā)展，未來俄羅斯可能會在比利比諾或其他地區(qū)建設更多的浮動核電站或小型核能設施，以滿足當地和周邊地區(qū)的能源需求。
