能源行业市场前景及投资研究报告：未来可替代燃料核能储能

目录-目录前言1引言2一般安全性和放射性问题3

核能的驱动因素3.1

法规1.11.21.3核能海事组织引言关于核能457简介32.1

关于核技术的公众认知2.2一般安全性和放射性101113151718192024253.23.3船舶经营人的需求和兴趣技术经济驱动因素核能作为船用燃料的就绪状况2.3

核能监管2.4

具体核燃料加注注意事项2.5

港口就绪和法规2.6

燃料质量2.7

总结4

核燃料生产和供应4.1

简介5技术就绪66总结和结论总结和结论7其他资源和附件367.1

链接和其他资源7.237275.15.25.35.45.55.6简介303132333435附件138压水反应堆4.2

供应和需求预测2829热管微反应堆熔盐反应堆(MSR)铅冷快中子反应堆(LFR)高温气体反应堆4.3

反应堆退役与放射性废料可替代燃料系列报告之核能2前言前言海事脱碳所面临的挑战不仅在于它要发生，更在于它需要尽快发生。从帆船出现到帆船鼎盛时期的运茶快船，经历了数个世纪的时间，而帆船向燃煤蒸汽船的转变则促进了供应链活动能力更强、速度更快的航运业变革。燃油蒸汽船、柴油机的陆续出现，又进一步实现了从帆船到机械动力的逐步改善。目前，航运业面临的能源转型与以往的演进过程截然不同。促进目前转型的，并非单纯是技术进步或经济效益，而是环保需求——关于减排的社会压力、政策和监管要求都越来越高。尽管决策者在做出决策时，商业前景往往不明朗，但却清楚地认识到变革推动因素是政府政策和法规，如同温斯顿·丘吉尔命令皇家海军从燃煤改为燃油，或者在埃克森·瓦尔德斯号搁浅后出台的双壳油轮命令一样。在此背景下，船东、船舶承租人、保险公司、金融市场以及技术供应商都致力于更深入地了解该行业未来的走向。劳氏船级社致力于提供值得信赖的咨询意见，通过能源转型引领航运业安全、可持续的发展。我们推出的《可替代燃料系列报告》系列，聚焦于多种脱碳选择方案，分析了政策发展、市场趋势、供需机制以及安全影响。每一份聚焦于一种具体的燃料或技术，为行业面临船舶动力领域的下一次巨大变革提供了参考点，有助于应对即将出现的挑战。本《可替代燃料系列报告》聚焦于核能。目前，这种动力源在航运业的应用较为有限，大体上局限于海军应用及俄罗斯破冰船。凭借在使用端零排放的前景，以及新一代更先进反应堆技术的出现，作为一种旨在满足广泛海事应用领域的运营和监管要求的零碳动力源，核能越来越受到关注。对于航运业来说，核能具有变革性的潜力，如同从木材到钢铁、从船帆到蒸汽或者集装箱时代的变革一样。可替代燃料系列报告之核能31

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引言1.1第1章：引言引言作者为马姆杜·沙纳瓦尼(Mamdouh

el-Shanawany)博士，核能海事组织(NEMO)主席，国际原子能机构(IAEA)总干事国际核安全咨询组(INSAG)成员在航运业部署核能是解决航运业脱碳挑战的关键举措。国际海事组织(IMO)修订温室气体(GHG)战略后带来的巨大挑战，

核能可以在地理足迹最小的情况下提供稳定、可靠的能源输出。使得核能在能源议程上占据了一席之地。海军及少数国有货船和破

浮动核电站(FNPP)作为“绿色航运走廊”的枢纽，只需将海水和冰船采用核推进的历史已有70多年，并且实现了无与伦比的安全记

空气作为原材料，就能生产出航运合成燃料。录。尽管商业应用尚有待实现，但目前正在开发的先进核技术会促进新一代大型、高效货船的安全部署，在零排放的情况下实现更高航速。FNPP相结合，是应对航运核动力船舶与能够生产合成燃料的业脱碳挑战的符合逻辑的解决方案。为了在全球范围内促进商用核动力船舶的发展、部署移动式FNPP，国际海事组织和国际原子能机构需要重新审视并调整现有的要求。航运业的能源转型不是一朝一夕之举。尽管核动力是终极脱碳方案，但并非所有船舶都适合核动力。除进一步提高能源效率以外，目前为实现2050年航运业脱碳目标而讨论的主要方案包括氢和氢基合成燃料生产以及碳捕集。这些都是能源密集型活动，意味着要实现国际海事组织的净零目标，所需要的能源要远远超过全球航运业目前的消耗量。无论是采用可再生能源还是核能，能源生产都一定不能加剧整体温室气体排放。核能相对于可再生能源的优势在于，核能海事组织的宗旨是将利益相关方与相关专业知识结合起来，协助核能及航运监管机构针对浮动式核动力的部署、运营和退役制定适当的标准和规范。核能海事组织会提供专家指导意见，推进最高安全、安保和环境标准，助力释放这一新兴行业的潜力。劳氏船级社是核能海事组织的创始成员之一。核能海事组织是由多家关注浮动式核动力的航运及核能公司组成的国际会员制组织。可替代燃料系列报告之核能41

|引言1.2核能是什么？核反应堆将通过受控核裂变释放的热能汇聚起来，产生热量，而热量可关于核能以转化为由电动力、机械动力或热动力等构成的组合。就海事应用来说，核反应堆产生的动力可以用于满足推进、工业用途及其他船上需求。核动力的多个特征，有助于为航运业带来新的经营和商业模式：核动力的变革性，可以与船帆被蒸汽取代、燃煤被石油取代的变革性相当。此类特征包括无直接温室气体或其他排放，加注期以年甚至十年为单位，可靠性高，以及运行期间需要的维护有限。核裂变核能的是高能量密度的放射性重型材料；其生产、分配、处置和使用都受到严格监管。考虑到其作为燃料的性质和成本，因此需要进行资本化，而不是作为营业费用。重原子核裂变为多种较轻的元素，同时释放能量。核反应堆能够安全地维持核裂变并将所产生的能量捕集为热能，进而转化为由电动力、机械动力或热动力等构成的组合。核能的大小、形状和形式因反应堆设计的不同而有所不同，包括固体芯块、棒料和液体。不同燃料的裂变同位素U-235浓度有所不同，包括受到严密监管但可向持牌民营公司供应的低浓缩燃料，以及仅有少数国家在军事或研究反应堆中应用的高浓缩燃料。围绕经营性核反应堆的成本结构和监管控制措施，会在船舶运营人与反应堆所有权人之间建立新的关系。部分船东和运营人可能会购买反应堆产生的电力，但不会拥有反应堆本身，由此避免船东被卷入核反应堆复杂的许可、运营事务中。核反应堆的主要运营差异在于其不需要燃料加注。不仅不需要针对预计行程加注燃料，核反应堆还具有运行数年甚至是数十年而不需要加注燃料的潜力。预计燃料加注的时间间隔至少为五至八年，甚至有可能长达30年。可替代燃料系列报告之核能51|引言性质表核能的优点和缺点下表简要描述了将核能用作船用燃料的益处和挑战。优势和潜力挑战和问题安全记录出色关于运营的公众认知和社会许可无温室气体排放不含硫(SOx)不需要频繁加注（燃料充注）零排放监管需要更新，并且介入程度高于传统船舶新技术尚未在航运业得到证明反应堆所有者的前期资本投资高烧过核燃料和放射性物质的处置核材料运输对岸上基础设施的要求低船上要求简单明了不含氮(NOx)能量密度对比采用新一代核技术，可以将大多数贫化燃料用于发电铀235

–

3,900,000

MJ/kg柴油–

45

MJ/Kg可替代燃料系列报告之核能61

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引言1.3核能作为船用燃料的就绪状况劳氏船级社与行业利益相关方合作，对核燃料生产和供应进行全面评估，同时评估了针对船上发电而正在开发的反应堆技术。劳氏船级社海事脱碳中心制定了以多种维度衡量各种燃料目前就绪水平的框架（见《零碳燃料监测系统报告》）。劳氏船级社海事脱碳中心根据监测结果确定将会提升解决方案就绪水平，加快安全和可持续净零排放转型的研发和部署项目。在军事行动和破冰作业中，目前已经有一些核动力船舶，其中许多船舶使用的是高浓缩铀(HEU)，而其反应堆类型并不适合商业用途。航运核动力的就绪状况评估，反映的是核动力解决方案针对商业海运准备就绪所需要开展的工作。目前正在开发的新一代先进核反应堆可以同时在陆上和海上应用，吸引了广泛的投资者推进基础技术及核反应堆设计。通常，主要关注点会放在新解决方案的技术就绪水平(TRL)上，旨在评估各种解决方案用于航运应用的成熟度。技术就绪水平解决的是技术验证、扩展和安全性相关的问题。不过，技术就绪只是针对商业航运进行总体解决方案就绪状况评估的一个要素。投资就绪水平(IRL)评估海运解决方案的商业成熟度，其中会考虑财务方案、行业、供应链动态以及市场机会。社区就绪水平(CRL)会考察海运解决方案的社会成熟度，其中会考虑个人和组织的接受和采用情况；也包含监管、可持续性以及社区接受等方面。考虑到公众对安全性的认知，针对核动力经营取得社会许可会是一项主要挑战。关于各种反应堆技术的具体情形，会在第5章予以详细讨论。投资就绪水平(IRL)、技术就绪水平(TRL)和社区就绪水平(CRL)的定义见附件1。技术就绪水平按一至九级评估，投资就绪水平和社区就绪水平按一至六级评估。可替代燃料系列报告之核能71

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引言熔盐反应堆技术投资社区微反应堆技术投资社区技术投资社区技术投资社区资源9资源6资源6资源9资源6资源655推进生产推进生产船舶生产船舶生产船舶生产船舶生产船上运行反应堆换料和港口充电和港口反应堆换料和港口船上运行反应堆换料和港口充电和港口反应堆换料和港口技术就绪水平（1–9级）、投资和社区就绪水平（1–6级）技术就绪水平（1–9级）、投资和社区就绪水平（1–6级）压水反应堆(PWR)技术投资社区资源9资源6资源65推进生产船舶生产船舶生产船上运行反应堆换料和港口充电和港口反应堆换料和港口技术就绪水平（1-9级）、投资和社区就绪水平（1-6级）可替代燃料系列报告之核能81

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引言高温气体反应堆技术投资社区液态金属冷却反应堆技术投资社区技术投资社区技术投资社区资源9资源6资源6资源9资源6资源655推进生产推进生产船舶生产船舶生产船舶生产船舶生产船上运行反应堆换料和港口充电和港口反应堆换料和港口船上运行反应堆换料和港口充电和港口反应堆换料和港口技术就绪水平（1–9级）、投资和社区就绪水平（1–6级）技术就绪水平（1–9级）、投资和社区就绪水平（1–6级）可替代燃料系列报告之核能92

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安全性2.1第2章：一般安全性和放射性问题关于核技术的公众认知在各种可替代燃料中，将核能用于航运业所面临的一个独特挑战是公公众的另一个顾虑是核反应堆堆芯熔毁，可能会导致释放过量辐射。众认知。尽管核能行业的安全记录良好，但由于核事故的潜在严重性，福

新的反应堆设计都具有多种被动安全特性，能够防止释放放射性物质，岛和切尔诺贝利核事故一直在影响着公众的观念。即使发生污染，也可以将污染的影响降至最低。公众关于核技术的主要顾虑是高度辐射对人类的影响，可能会提高患癌的概率。通过研究，目前对低度辐射的理解度较高，因为不清楚低度辐射是否会对人类健康造成威胁。要获得经营的社会许可，需要新的应用全面展示正常情形或者意外情形下的辐射与日常生活中的辐射并无差别。按照公众的要求，内在安全设计需要作为核系统的最低要求。另一个主要顾虑是放射性废料的处理，包括烧过核燃料和污染材料的处理。要获得经营的社会许可，必须妥善计划烧过核材料的最终处置，必须适合防范持续性问题。关于此类材料的安全存储和处置，已经实施了多项国际标准，会在第4.3章予以阐述。关于坏人利用移动式核反应堆开展邪恶活动的顾虑，可通过全面证明符合国际原子能机构“3S”要求的“安保和保障”方面予以应对。目前已经颁布了健全的法规，对核设施正常运行期间以及紧急情形下的人体辐射设定了限值，这在本章中会予以阐述。由于对安全、可靠且低辐射电力的需求越来越重要，因此，对岸上核电的公众支持一直在提高。公众参与，将成为核技术商用的重要组成部分。可替代燃料系列报告之核能10userid:532115,docid:172646,date:2024-08-22,2

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安全性2.2一般安全性和放射性简介辐射暴露反应堆中使用的核能是高度放射性物质；接触此类放射我们在日常生活中都会暴露在自然的辐射之中，如来自空性物质会对人身健康造成危害。因此，不仅实施了多种旨在保护工人免于接触任何放射性物质的安全系统，而且谨慎地设定了较低的、在核设施内工作的人可以接受的暴露限值。间的宇宙辐射以及来自人造的微量辐射。这种背景辐射存在地理差异，受当地地质、海拔及建筑环境的影响。辐射暴露的另一种常见是医疗程序。据美国国家辐射防护与测量委员会(NCRP)表示，美国人每年接触电离辐射的健康影响可能不会立即显现，而且会因所暴露剂量的不同而有所不同。急性辐射中毒可能会导致在数日内。暴露于高度离子辐射的，会增加患癌风险。的平均辐射暴露量为6.2

mSv，其中约50%为背景辐射，48%

来自于医疗程序，<0.1%为职业暴露，<0.1%为工业暴露，2%为消费者暴露。放射性无法被人体感知，因此导致了在未觉察的情况下被辐射的风险。可以使用工具测量放射性，追踪辐射风险，并且在辐射水平上升时发出警报。国际原子能机构建议，自然背景辐射以外的任何辐射都要在合理情况下保持越低越好，但应低于个人剂量限值(IDL)。辐射工作者的个人剂量限值为平均每5年100

mSv，对于一般公众来说，平均值为每年1

mSv。个人剂量限值的计量和应用存在国别差异。围绕核能发电制定的严格技术和运行安全规章，反映了辐射暴露和环境污染的潜在风险。国际原子能机构的报告显示，辐射工作者每年接受的辐射剂量远低于个人剂量限值。2可替代燃料系列报告之核能112

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安全性反应堆安全核安保目前考虑用于航运业的核反应堆设计，都具有能够防范核事对于反应堆设计以及应急计划区和应急计划制定来说，监管评估故的具体被动安全特性。老一代核反应堆设计的弱点之一是依赖于外部冷却系统防止燃料过热。即使反应堆已经关闭，也需要进行这种冷却。在这些老一代设计中，冷却系统发生长期故障的，如泵停电，可能会导致反应堆中的温度过高。和审批的一个组成部分是反恐考虑因素。旨在将下一代反应堆设计的故障风险和后果降至最低的被动安全特性，也能降低发生蓄意攻击时导致安全壳失效的概率和后果。商业核反应堆不可能像核武器一样发生爆炸。民用应用中的核能浓缩程度有限，可以避免被用于制作核武器。通过将浓缩程度保20%最新的反应堆设计包含被动安全特性，如不依赖于应急发电机的冷却系统、具有安全相关功能的泵，使得此类反应堆即使发生故障也能确保“离场安全”。被动堆芯冷却系统降低了核事故的风险以及核事故造成的后果。持在以下，考虑到进一步浓缩所需要的技术和措施，商用反应堆中的燃料不具有制作武器级铀原料的吸引力。核反应堆模块需要符合国际原子能机构的安全、安保和保障(IAEA3S)要求，而传统能源则不需要符合这些要求。这些措施导致相对于传统船舶来说，核动力船舶防范恶意攻击的能力更强。比如，熔盐反应堆(MSR)具有非高压性，使得在发生故障时任何放射性物质的扩散都会受到限制。熔盐反应堆设计采用了多种手段，利用熔盐的固有特性，可以在温度升高时实现被动关闭。可替代燃料系列报告之核能122

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安全性2.3核能监管英国《商船（核动力船舶）条例》核能行业受到严密监管，是各种发电方法中安全记录最佳的发电方法之一，远超过化石燃料动力源，与风能和太阳能发电并驾齐驱。2022年《商船（核动力船舶）条例》于2022年底施行，同时施行的还有《关于核动力船舶的航海指南》MGN

679

(M)。该法规实质上将《国际海上人命安全公约》第八章以及核规则转化成了英国法律，因此仅限于压水反应堆。这一法规和MGN揭示了国家政府在核动力航运中预计可以发挥的作用。整个行业均受国家级核监管机构监督，如英国核监管办公室(ONR)、韩国核能安全所(KINS)以及美国核能管理委员会(NRC)。国际原子能机构倡导并支持制定全面的监管框架，以便在整个使

了关于核动力船舶安全标准的指导意见。与该规则一起的，是国际海事组织的A.491《核商船安全规则》于1981年通过，对《国际海上人命安全公约》第八章形成了补充，进一步提供用寿命内确保核设施的安全性。监管框架由相关立法、法规、指

1962年《布鲁塞尔核动力船舶经营人责任公约》，该公约尚未MGN

679写明：“尽管目前不可能就这一主题提供广泛的指导意见，但英国海事与海岸警卫署(MCA)可以就单个项目进行逐一澄清。在核动力船舶取得了更多经验后，MCA也会尽力提供更多指导意见。”南以及强有力的领导和安全管理计划构成。生效，且很可能不会生效。《国际海上人命安全公约》第八章和《核商船安全规则》是基于20世纪70年代的反应堆技术和安全框架制定的，因此需要结合过去40年的技术发展，反应堆设计领域的持续开发，以及安全管理体系和质量体系的不断演进进行彻底审查。国际原子能机构关于陆上核反应堆的规章已经较为完善。目前正在对这些法规实施审查，以便编制针对移动、可运输式应用中的小型模块化反应堆(SMR)以及系列制造产品的要求和影响。对于航运业来说，依据现有法规评估浮动式核电站可行性的工作也正在进行之中，这一工作与国际海事组织和国际原子能机构未来制定关于核动力船舶的规章具有密切关联。值得关注的部分内容包括：•

要在英国核动力船舶上安装核反应堆，必须在启动船舶建造之前取得MCA的批准。对于世界核运输协会(WNTI)在国际海事组织海事安全委员会第108次会议上针对《核商船安全规则》提交的更为广泛的差距分析，劳氏船级社针对海事安全和责任提供了差距分析。该文件列出了《核商船安全规则》中需要修订的部分，以便指导核动力商船的设计和安全评估。•

核规则是以高压轻水型反应堆为基础的。其他类型的反应堆需要特别考虑，MCA可以针对个案进行逐一审批。•

核动力船舶的安全评估和行程规划，必须在船舶抵达英国水域之前至少提前12个月告知MCA，包括抵达英国港口。航运业的核能法规《国际海上人命安全公约》(SOLAS)第八章规定了关于配备核电站船舶的基本要求，由此创建了涵盖船上核反应堆设计、建造、运行、维护、验船、抢救、退役的基本要求，包括将核动力用作推进手段的情形。•

核动力船舶的设计、建造、测试、检验、运行和退役，都需要符合质量保证计划(QAP)，在船舶使用寿命内的所有阶段，都要由单一组织负责总体QAP的管理和控制。船用核反应堆具体安全规章的制定，需要国际海事组织与国际原子能机构密切协作，因为这两个机构分别负责航运以及和平利用核能技术。•

需要编制并持续更新全面且详细的操作手册，以便于在岗操作人员查阅信息并寻求指导，并且应当覆盖与核电站运营相关的所有事项，尤其应关注安全性。•

核动力船舶在固定地点或泊位靠泊时，以及在船舶上实施涉及到离子辐射的作业时，则适用2019年《辐射（应急处置和公共信息）条例》。可替代燃料系列报告之核能132

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安全性应急规划区域基于风险的认证在岸上，核设施周围设有应急规划区域(EPZ)，在该区域内，必须实施旨在应对核事故的计划，以便保护人身健康和环境安全。尽管本身不是一种解决方案，但基于风险的认证方法可以用于进行法规调整，以便适合当前的以及即将出现的航运核技术。劳氏船级社基于风险的认证要求遵循了基于风险的方法，基本要求是要证明可以实现与传统燃油系统相当的安全性，并且符合IAEA

3S要求的一般预期。目前，对于海军船舶中使用的压水反应堆，可以在船舶靠港时设有覆盖数千米的大规模应急规划区域，这会给船舶运营人造成很大的责任；船舶会移动，因此，船舶的应急规划区域可能会覆盖陆上和水上的主要资产和基础设施。对于核动力海军船舶来说，这些责任由政府承担，以便船舶能够投入运行。核动力船舶的安全规章需要更新，但很可能仍然会以风险评估以及基于风险的认证需求为基础，因此规格更高，更聚焦于目标。关于核燃料处理的国际海事安全规章需要在国际海事组织、国际船级社协会(IACS)以及其他安全论坛展开讨论，需要就燃料系统设计、处理及其他关键安全考虑因素提供入级指南。审批程序在《对各种IMO文件规定的替代和等效的批准导则》(MSC.1/

Circ.1455)中有概括说明。核动力船舶不适用1976年《海事赔偿责任限制公约》。这意味着责任需要由船上核电站的运营人承担。对于需要在商业保险市场上承保的风险，核动力船舶的应急规划区域需要收缩至船舶的边界为限，这一过程需要具体小型模块化反应堆技术的安全特性才能实现。目前的广泛预期是小型模块化反应堆能够安全地将应急规划区域缩小至船舶边界。劳氏船级社已经制定了基于风险的认证(RBC)程序，与MSC.1/Circ.1455及国际海事组织的其他指南保持一致并且以之为基础，且同等适用于非SOLAS项目。在需要就新的替代性设计提供认证和验证信息时，可以将基于风险的认证用于风险评估。对于可替代燃料项目，基于风险的程序需要满足SOLAS

Reg.II-1/55中的强新一代反应堆技术有缩小应急规划区域的先例，包括NuScale采用的方法，该方法已经得到了美国核能

制性要求、管理委员会的验证。利用这种方法，可以开发符合岸上电站边界的应急规划区域。MSC.1/Circ.1455中的指南，并且根据劳氏船级社基于风险的认证程序实施。可替代燃料系列报告之核能142

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安全性2.4具体核燃料加注注意事项加料是核动力会给航运业造成重大运营变化的领域。由于核燃料的能量密度高，因而反应堆在加料或更换之前可以运行多年。有些设计可以在船舶整个使用寿命内提供动力。在现有船队中，俄罗斯的核破冰船每五至七年加料一次；某由于前期购买船舶多年能源需求的成本高昂，并且核能些核潜艇的反应堆设计可以在30-35年的运行寿命内都不需要加料。

分配受到严密的监管，因此，预计船东和运营人不会以运营费用的方式购买燃料。相反，航运业可以租用反应堆，通过船传统燃料和可替代燃料的加注，或者电动船舶的电池充电，

上反应堆的运行及合同获得能源输出。燃料本身可以在开始时属于船员的责任，而核反应堆的加料则是一项专业作业，需要在

作为资本费用。在这一场景中，相关运营成本为船上能源的约(MWh)价格，而不是反应堆加料的成本。专业设施内，由受过训练的专家实施。根据未来的反应堆设计，

定每兆瓦时加料可能涉及到更换反应堆中的燃料，将反应堆加满燃料，或者铀价是按照U308当量的重量，以美元追踪的商品价格。在福岛核事故后长期持续的低需求情形之后，铀的需求有所恢复，公众对核能在脱碳中作用的接受程度越来越高，部分供应国发生中断，而且地缘政治局势日趋紧张，这些因素导致市场铀价自2021年起开始上涨。利用部分设计的模块化属性更换整个反应堆。船用核反应堆的加料运营经验大体上仅限于军事应用，在此类应用中，加料通常与船舶系统中期刷新同时进行。燃料成本核能含有可在数年内满足船舶的推进需求以及其他能源需求的能量。反应堆加料的价格远高于船舶油箱加注一次燃料的价格，但考虑到反应堆加料能够维持的运营期限较长，则相对于船舶的燃料加注成本，反应堆加料的成本竞争力更强。资料：/invest/markets/uranium-price可替代燃料系列报告之核能152

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安全性世界铀生产铀生产和需求世界矿产铀生产的前三大国家为哈萨克斯坦、加拿大和纳米比亚。全球产能自2020年低点以来一直在缓慢增加，预计随着核动力的需求，在2025-2040年间会继续增长。铀的储量比锡和锌更加丰富。美国、日本和中国都在研发从海水中提取铀的工艺；提取技术达到经济可行且高效的程度后，凭借海水中储藏的45亿吨铀，海水铀可以支撑数千年时间。资料：经合组织核能署/国际原子能机构(OECD-NEA/IAEA)，世界核能协会可替代燃料系列报告之核能162

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安全性2.5港口就绪和法规目前正在制定有助于核动力商船靠泊商用港口的法规和风险框架。尽定工作仍在进行中，但核动力海军船舶仍然会定期获准停靠民用港口，在过去数十第一艘核动力商船萨凡纳号(NS

Savannah)是由美国政府建造的，基础设施要求年中从未发生过事故。核动力商船跨国航行并停靠多个港口，也有历史先例。在1962至1972年之间航行了10年。该船舶到访了美国和世界各地的多个港口，作为艾森豪威尔总统“原子能为和平服务”项目的重要组成与燃油和其他可替代燃料相比，支持核动力船舶日常运行所需要的陆上基础设施极少。由于去除了燃料加注需求，因此核动力船舶不需要依赖管道、储罐、加注船、低温存储及构成燃料加注基础设施的其他港口设施。核动力船舶的跨港口航行由船旗国或牌照持有人所在国的监管机构批准，该等机构会发放反应堆牌照，并且对反应堆和船舶实施监管。

部分，旨在促进和平利用核能。萨凡纳号到访了美国32个港口以及26个国家的另外45个港口，包括曾经穿过巴拿马运河。不过，萨凡纳号也曾被一些港口拒绝，包括在澳大利亚和新西兰。国与国之间通过协议实现牌照互认，以便船舶入港。例如，根据英国2022年《商船（核动力船舶）条例》，船舶抵达英国水域（包括英国港口）之前，必须至少提前12个月将核动力船舶的安全评估情况和航行计划告知海事与海岸警卫署。预计会由指定港口专业提供核动力船舶维护服务，而这些服务的需求频率会远低于正常燃料加注。德国的核动力研究船舶奥托·哈恩号(Otto

Hahn)自1969年起运行了10年，到访了22个国家的33个港口。值得注意的是，该船舶未被允许穿过苏伊士运河。可替代燃料系列报告之核能172

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安全性2.6燃料质量核能

的生产受到严密监管。全面的质量控制可确保所制造的燃料符合精确的标准。核燃料的供应链短，且采用密封容器运输，可将燃料污染的风险降至接近于零。目前有多个国际生产商生产反应堆用的核能。市场规模足以形成竞争，但由于成本、监管等准入门槛较高，因此，市场规模一直较小。核能有许多种不同的类型，可以按照裂变同位素U-235的浓度进行分类。天然铀的U-235浓度为0.7%左右，低浓缩铀燃料的U-235浓度在20%以下，而高浓缩铀的U-235浓度则为20%

或以上。商船等民用反应堆只能使用低浓缩燃料。对于未来考虑用于商船的许多先进反应堆设计来说，能量之间的高丰度低浓缩铀(HALEU)。会是浓度在5%至20%关于核能行业供应链的质量管理体系包含在ISO

19443:2018下，将被ISO/AWI

19443所代替。就燃料成本来说，预计燃料质量不会是船东关注的事项，而会受到反应堆所有者的关注。可替代燃料系列报告之核能182

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安全性2.7总结核能发电具有长期的安全记录，也有监管机构在监督新反应堆技术的安全开发。在航运业引入任何规模的核动力船舶，都需要对法规进行广泛的更新，包括《国际海上人命安全公约》第八章。而国际海事组织需要与国际原子能机构协作，制定关于核动力船舶的统一监管体系。航运业关于核动力商船运营的经验相对有限；大多数航运经验来自于海军船舶，而且使用的是不适合商业航运的老一代反应堆类型。可替代燃料系列报告之核能193

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核能的驱动因素3.1第3章：核能的驱动因素法规航运公司需要了解影响航运业的欧盟Fit

for

55一揽子计划的五个要素。Fit

for

55一揽子计划是涵盖社会和企业的欧盟总体脱碳战略，包括下列内容：对于400总吨至5,000总吨的杂货船，以及5,000总吨及以上的海上船舶，将自2025年起适用MRV报告。40%本章重点讨论在航运业采用核推进的各类监管驱动因素。关于安全条例，见本报告第2章。核动力航运的监管驱动因素与其他减排可替代燃料相同。核动力具有零运行排放的优势，因而可以形成直接的规章合规路径，降低航运业的温室气体排放，并且实现整个行业净零排放的终极目标。根据欧盟ETS，对该体系范围内的船舶负责的航运公司需要购买温室气体排放配额，覆盖范围包括欧盟内部的航程、靠泊排放，以及往返欧洲经济区的航程中一半的温室气体排放。目前，需要交纳欧盟配额•

经修订的航运碳排放监测、报告和核查条例（欧盟MRV)•

经修订的欧盟碳排放交易体系指令（欧盟ETS)•

新的FuelEU

Maritime条例•

经修订的替代燃料基础设施条例(AFIR)•

经修订的可再生能源指令(RED

III)2024年报告的核查排放量比例2025年报告的核查排放量比例的温室气体排放包括二氧化碳排放，但自2026年起，还会以二氧化碳当量为基础，覆盖二氧化氮和甲烷排放。欧盟法规劳氏船级社重点分析了这些相互关联的要求将如何促使船东采用更严格的船舶能效战略以及新的低碳燃料。2024年根据MRV体系就5,000总吨及以上货轮和客轮报告的从燃料罐到使用(TtW)二氧化碳排放量，可用于2025年的欧盟ETS。航运业不能像其他行业在欧盟ETS实施早期那样享有免费配额，但是将获得一个分阶段纳入期，在此期间航运公司只需缴纳特定年度核查排放量一定比例的配额（请参阅右侧信息图表）。100%一些最为成熟的航运业排放法规是由欧盟提出的。关于欧盟对核动力的立场，最近的信号是在《净零工业法案》(NZIA)中写入了“通过核工艺生产能源的先进技术”，并且将小型模块化反应堆视为净零技术。不过，尚没有将核能视为可以在许可和公共采购方面为项目提供支持的“战略技术”。2025年和以后年度报告的核查排放量比例2026年12月会对欧盟ETS实施审查，考虑增加400总吨至5,000总吨的海上船舶。每个年度的配额要求在下年度

月日之前缴纳。930可替代燃料系列报告之核能203

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核能的驱动因素FuelEU

Maritime条例FuelEU

Maritime条例减排因子该条例对欧盟ETS形成补充，旨在推动可替代燃料的使用，在从油井到使用的全生命周期(WtW)基础上覆盖了船上使用能源的温室气体强度。欧盟注意到仅依靠支持能效提升的碳价和政策，不足以实现欧盟的脱碳目标，因此推出了FuelEU，以此创造对低排放或零排放燃料的激励。自2025年起，航运公司被要求逐步降低船用能源的温室气体排放强度（见右表）。此外，自2030年起，FuelEU要求集装箱船和客轮实现停靠期间零排放。FuelEU

Maritime条例要求提交新的监测计划。对每艘船舶的评估均应说明为监测和报告船上使用的能源数量、类型和排放因子而选择的方法。自2025年1月1日起，每艘船舶都需要记录并收集能源消耗信息。全年数据应在下年度的3月30日之前提交核查，不符合当年温室气体强度降低目标的，会受到处罚。到2027年12月及此后每隔五年均会实施FuelEU审查，可能会扩大适用范围。核动力未被纳入FuelEU

Maritime条例，也未被列入零排放技术清单（附件三）。目前，附件三仅限于燃料电池、船上电力贮存以及利用风能和太阳能进行船上发电。该条例规定了将新技术列入附件三的机制，条件是“从科学和技术进步角度考虑，认定新技术与附件三中列明的技术相当”。核动力要列入附件三，需要满足该条例下关于零排放技术的广泛要求，因为核动力不会排放以下成分：•

二氧化碳(CO2)•

甲烷(CH4)•

一氧化二氮(N2O)•

氧化硫(SOx)•

一氧化氮(NOx)•

颗粒物(PM)上表：相对于2020年水平的船用燃料温室气体排放强度下降幅度(%)。可替代燃料系列报告之核能213

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核能的驱动因素集合计算国际条例（国际海事组织）在提交每艘船舶的数据时，可以包含通知对船舶进行集合计算的决定。集合计算允许船东和集合计算关于国际层面的CO2排放控制，国际海事组织的规章已经生效，到目前为止，重点关注的是船舶能效。在2015年巴黎气候协定之后，国际海事组织于2018年批准了初始温室气体减排计划，其中制定了以船舶的碳减排为重点，减少航运业排放的路径，以实现将全球温度较工业化前时期的上升幅度控制在1.5度以内的目标。在该初始战略的指引下，制定了短期措施，包括现有船舶能效指数(EEXI)和船舶营运碳强度指标(CII)。管理人将同一支船队、同一家公司或不同公司的船舶合并计算，目的是鼓励部署采用低排放或零排放解决方案的新船舶，而不是仅仅努力提升现有船舶的性能。通过集合计算，船队可以分享某艘船舶的温室气体强度的下降幅度，从而降低单一船舶的温室气体排放强度，同时降低在FuelEU

Maritime下产生财务罚款的风险。此外，集合计算希望降低对生物燃料的依赖，鼓励需要分阶段采用的早期采用者采用可替代低温室气体及零温室气体燃料。2023年7月，国际海事组织在海上环境保护委员会第80次会议(MEPC

80)上通过了经修订的温室气体减排战略，目标是在2050年左右实现净零排放。航运业的分阶段目标如下：劳氏船级社近期发表的一篇文章指出，将排放罚款和余额集合计算具有深远的意义。Core

Power近期的一项分析显示，在2030-2034年间对12艘船舶进行集合计算时，只需要将一艘极低硫燃料油集装箱船替换为同等吨位的核动力船舶，就可以节约约4.63亿美元的FuelEU

Maritime罚款、8,400万美元的欧盟ETS成本以及2.60亿美元的燃料成本。•

到2030年，国际航运业温室气体排放总量至少减少20%，力争达到30%•

到2040年，国际航运业温室气体排放总量至少减少70%，力争达到80%FuelEU

Maritime项下的燃料温室气体排放因子所有减排量均以2008年的水平为基础计算。此外，其中也包含关于低碳或零碳燃料采用率的目标，即到2030年至少达到5%，争取达到10%，并且国际航运业碳强度较2008年降低至少40%。基于温室气体强度，对不同燃料设定了不同的排放因子，不过核能尚未被包含在内。FuelEU

Maritime条例的附件一提供了针对所有燃料确定温室气体排放因子的方法。修订后的温室气体减排战略针对旨在实现航运业减排的中期和长期措施设定了时间表，要求在2025年春就MEPC

83上确定的中期措施达成一致意见，以便该等措施在2027年生效。所述措施会包含技术和经济要素。国际海事组织已编制、同意和通过了燃料生命周期分析导则。该导则可以为技术和经济措施提供支持，其中提供了计算从油井到燃料罐的排放（与船用燃料的生产和供应相关的排放）以及从油井到使用的排放（包括因在船上使用燃料产生的排放）的方法。可替代燃料系列报告之核能223

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核能的驱动因素生命周期分析发电生命周期排放核能发电不需要将碳氢化合物用作燃料或任何形式的燃烧，也不需要使用引燃油。反应堆自身的运行排放为零，不过需要考虑核燃料采矿和精炼以及反应堆建造时产生的间接生命周期排放。国际海事组织的生命周期分析指南没有将核反应堆列为船用动力，而只是将核动力视为一生命周期温室气体排放，单位为g二氧化碳当量/kWh，区域差异，2020年12001095912平均1021850种能量，可用于生产氢、氨等其他燃料。10008006004002000912753关于对船用核动力进行生命周期分析，可以参照岸上核动力发电设施。联合国欧洲经济委员会(UNECE)的《电力综合生命周期评估报告》中，核动力的生命周期排放是各种技术中最低的。该报告显示，核动力的排放会在燃料链的前端产生。5134034702134271903641492211471228782

8323

2311

6.428

3527

34

16

23

21根据该报告的模型，核动力的排放为5.1-6.4

g二氧化碳当量/kWh，而从全生命周期考虑，天然气联合循环厂（属于最高效的发电系统之一，尚未在船上采用）的排放为403-513

g二氧化碳当量/kWh，在实施碳捕集和封存后，排放量介于92至220

g二氧化碳当量/kWh。平均来说，核动力的生命周期温室气体排放低于太阳能或风能等可再生能源，唯一能够与之匹敌的是水力发电。92

856.1

5.1

14

27810

7.4

9.2

7.8

13

12-200硬煤硬煤水电浓缩光伏风能太阳能天然气天然气核能资料：/invest/markets/uranium-price可替代燃料系列报告之核能233

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核能的驱动因素3.2船舶经营人的需求和兴趣关于在航运业使用核动力的兴趣，驱动因素是其减排能力。核动力提供了一个在航运业实现最终减排目标（即零排放运营）的路径，而且在燃料和燃料加注基础设施开发方面不存在不确定性。一旦就反应堆租赁达成协议，就不再需要担忧未来船舶运行所需绿色燃料的可用性。最近，航运公司已经与船厂以及核工程公司等协作启动了一些核动力船舶设计研发项目，包括散货船和集装箱船。劳氏船级社正在关注核动力航运项目，预计随着航运排放监管的收紧，对核推进的兴趣会持续提高。客户对核推进的兴趣有所不同，一种希望利用当前技术在最短时间框架内创造水上资产（2030年前后），另一种希望针对20年左右的部署期开展较长期限的工作，对此有多种技术可以考虑。对于探索船用核动力的船东来说，主要考虑因素与其他可替代燃料一致，都是交付时间表和成本。对于核动力，一个额外因素是在商船上使用核反应堆的社会接受程度。可替代燃料系列报告之核能243

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核能的驱动因素3.3技术经济驱动因素对于正在考虑将核动力用于海事应用的人来说，位于议程表第一项的根本性问题是“核能成本”的对比情况，这是在投资决策时需要考虑的因素。在考虑成本应对措施之前，有必要考虑一下在航运业应用核能很可能会采用的部署模型，因为这会对资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)产生根本性的影响。首先，一个合理做法是考察现有的以及针对新的岸上应与传统船用燃料的运行情况相比，燃料价格波动相关用（如供热和发电）正在开发的运营模型，如道康宁公司位

的问题也大体上可以消除。目前在这一领域开展的工作显于得克萨斯州的Seadrift电站。道康宁公司的电站将由技术开

示，核能的成本优于目前碳氢化合物的成本。该技术也为发商X能源(X-Energy)运营，主要原因在于X能源与监管机构的关系良好，而且与道氏化学公司不同，该公司是一家专业核能技术和运营公司。以不同方式进行资产运营提供了极具竞争力的新机遇，在新增成本几乎可以忽略不计的情况下以极快的速度产生蒸汽，由此可以降低所需要的船队规模。核反应堆的成本和使用寿命也有助于将船舶设计寿命提高到近50年，而不是目前的20-30年；除价值极高的资产存在的个别情形外，这些因素也降低了船舶改装的可能性。将这种方法用于航运业，意味着反应堆很可能会由在核监管机构有验证记录的第三方拥有并运营。监管机构很可能会要求有10年的验证记录。这对于海上资产运营人来说有两方面的优势：首先不需要开发综合性的内部核能力，不需要尽管这种商业模式会引起海运资产运营人对资本支出成本的顾虑，但是就定价理解来说，在这方面的兴趣是可向核监管机构获得审批；其次，核反应堆由其他实体拥有，

以理解的。对此，对于在二十一世纪30年代交付的反应堆来说，可以大致采用每个反应堆5.00亿美元的数据，并且意味着资产所有者不会产生前期资本支出。随着生产率的提升，在此之后的成本会迅速下降。需要注意的是，这只是一个简化示例，并没有考虑同类首个反应堆所需要的监管审批等因素。对于使用由第三方所有的反应堆电力的船舶来说，最有可能的场景是按照时间进行电力安排，即船舶运营人根据合同，以兆瓦时(MWh)为单位向反应堆所有者采购电力。由于反应堆是封闭装置，运营成本可以确定，因此，在资产建造之前就可以有把握地确定生命周期的运营成本。在运行寿命结束时，反应堆内的核能可能仍然会有很高的残余价值；反应堆所有者可能会将这些有价值的材料部署到其他资产上。可替代燃料系列报告之核能253

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核能的驱动因素集装箱船的核推进70

MWe先进反应堆的高、低资本支出预估（百万美元）核工程公司Core

Power目前正在开发针对航运业的核技术，其近期确定将10,000个以上20英尺标准箱(TEU)的集装箱船作为采用核推进的主要候选船型，而且由于欧盟ETS和FuelEU

Maritime节约的原因，尤其适合亚欧贸易。下表显示了从事亚欧贸易的核动力集装箱船在较高和较低资本支出和运营支出情况下的场景。对于运营支出数据，假定用核反应堆取代船舶的柴油机。极低硫燃料油(VLSFO)船舶的燃料消耗被转化为能源消耗，其中基于爱达荷国家实验室的《用于热管微反应堆理念的经济学设计方法》，假定每吨VLSFO的电量为12MW-h，而先进反应堆运行采用的成本为15美元/MW-h至35美元/MW-h。25年年度年度通过对典型亚欧贸易引入核动力的影响进行建模，Core

Power发现对于由八支船舶组成的船队来说，每个先进反应堆的平均成本，加上包括保险成本在内的运营成本，在25年内都不会超过38亿美元，相对于采用传统燃料的船舶来说具有经济优势，而该成本远高于先进反应堆的预估成本。集装箱船运能/TEU资本支出

（百万

资本支出

（百万

运营支出运营支出高（百万美元）运营支出高（百万美元）低美元）高美元）低（百万美元）此研究中的预估资本支出和运营支出以爱达荷国家实验室(IdahoNational

Laboratory)的《商用先进核能配置–

海事应用报告》为基础，该报告确定的先进反应堆资本支出成本介于每kWe

4,000美元至7,000美元之间。资料：Core

Power，基于爱达荷国家实验室的估算。可替代燃料系列报告之核能264

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核燃料生产和供应4.1第4章：核燃料生产和供应简介–

概览预计核燃料的生产和供应基本不会引起船东的顾虑。船东及其运营伙伴会通过多种结构化合同安排确保在反应堆生命周期内取得有保障的燃料供应，而不会将燃料视为运营支出。这与其他可替代燃料有所不同，对于其他可替代燃料来说，船舶在其使用寿命内始终会面临取得充足的燃料供应、并在必要地点进行燃料加注的问题。目前，下一代反应堆所需核能的供应量适合研究性反应堆。要满足小型模块化反应堆应用的商业需求，产能需要大幅提升。新一代反应堆技术使用的高丰度低浓缩铀(HALEU)燃料是反应堆实现长期运行、缩小物理足迹必不可少的一环。目前，发电用反应堆使用的低浓缩铀(LEU)的浓缩度介于3%

至5%

之间。预计未来反应堆使用的HALEU燃料的浓缩度将在10%

至20%

之间。可替代燃料系列报告之核能274

|核燃料生产和供应4.2供应和需求预测目前，核能的生产商数量足以形成一个竞争性的市场，并且预计生产铀可用性商能够实现满足核燃料日益增长需求的产能。考虑到近期的地缘政治紧张态势以及HALEU的预计需求，各国政府改变了实施核燃料生产的方式，主要驱动因素是安全顾虑和脱碳。世界核能协会在关于2023-2024年实施的两年一次核燃料需求与供应审查中表示，其毫不怀疑铀储备足以满足未来的需求。根据世界核能协会的数据，哈萨克斯坦是主要铀生产国，在2022年占全球产量的43%，随后分别是占比14.9%

的加拿大和11.4%

的纳米比亚。美国能源部正在通过将政府高浓缩铀(HEU)库存与浓缩相结合的方式，力求通过多种途径为未来反应堆设计确保国内HALEU供应安全。根据美国能源部的预测，到2030年，HALEU的需求将超过40吨。按国别列示的铀生产量（吨铀）位于俄亥俄州派克顿的浓缩设施已于2023年底上线运营，这是自1954年以来首个投产的由美国所有的铀浓缩厂。该厂在2023年11月向美国能源部交付了20千克HALEU，预计满载产能可实现每年生产900千克。2022年美国《通胀削减法案》对HALEU可用性项目投入了7亿美元，力求填补基础设施与研究空白。根据欧盟的欧洲原子能共同体供应局(ESA)发布的2022年5月HALEU报告，预计到2035年，欧盟每年的HALEU需求将达到676千克至1256千克。该报告将确定、实质性的HALEU数量承诺视为实现产量提升唯一最重要的因素。欧盟浓缩技术生产商曾表示，欧盟HALEU生产设施的年需求要达到3至8吨，才会具有商业可行性。欧盟面临的决策是继续依赖美国和俄罗斯HALEU进口，维护可供10年使用的HALEU库存以确保供应安全，或者支持欧盟的生产设施。ESA估计，HALEU生产设施从设计到投产，需要六至七年时间。资料：世界核能协会（2023年8月）和专业出版物数据（由于四舍五入影响，表格中的分项之和可能与合计数有差异）可替代燃料系列报告之核能284

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核燃料生产和供应4.3反应堆退役与放射性废料低放射性废料(LLW)在核废料总量中的占比高达90%，而放射性占比为1%，其中包括在核设施运行和退役过程中被放射性物质污染的衣物、工具、抹布等。部分来自于指定活跃区域的物质会出于预防的原因而被标识为低放射性废料，即使其本身并未显示出放射性有所增强。部分先进的反应堆设计可以将低放射性废料减少至接近于零的水平。对于取得关于核动力运营的社会许可来说，应对公众对放射性废料及其管理的认知是极为必要的。核能发电产生的所有废料都会受到严密监管，绝不允许任何核废料造成污染。要了解现有旨在保护人身健康和环境安全的法规，一个有益举措是界定由核反应堆产生的废物流。中放射性废料在放射性废料总量中的占比为7%，放射性占比为4%。中放射性废料与高放射性废料之间的差异在于，中放射性废料产生的热量不足以构成在抑制和处置时需要考虑的因素，例如反应堆部件和燃料包盖。尽管核反应堆退役和后续放射性废料处置预计属于反应堆所有者的责任而非船东的责任，但对于希望探索核动力在航运业中使用方案的人来说，这个议题也是值得关注的。放射性材料处置的定义是在没有任何回收意图的情况下进行存放，关于低放射性废料、中放射性废料和高放射性废料的适当处置，都有相应的监管措施。低放射性废料通常在接近地表的位置进行处置，容器会放置在处置窖中，或者放在接近地平面的位置。目前正在经营的地点位于欧洲多个国家以及日本和美国。此类地点设计处置的是半衰期最长为30年的废料，也会用来处理短期中放射性废料。核反应堆会产生废物流，就如同内燃机和电池会产生废物流一样。不过，核反应堆所产生废料的特别之处在于其数量少、抑制性好，而且可以准确测量其放射性。相对于其他技术产生的废料来说，这些特别之处有助于提高搬运和处置时的控制力度。国际原子能机构(IAEA)已经制定了关于放射性废物处置的安全标准，并且得到了成员国的遵守，以确保对人身健康和环境安全的保护。对于中放射性废料和高放射性废料的处置，则优先选择较深的地理位置。此类地点旨在将放射性废料抑制并与环境相隔离，时长高达上万年甚至更长，因为此类废料的放射性衰减需要很长时间。尤其是高放射性废料，通常在产生此类废料的反应堆所在的地点存放，以便其放射性在将此类废料运往最终处置地点之前降至安全水平。烧过的核燃料是核反应堆经营所产生的放射性最强的副产品。烧过核燃料的处置受到严密监管，需要由专业人员实施，并且在运输过程中有严格的抑制规则。根据其成分，可以对烧过核燃料进行再加工以回收其对核反应堆所产生放射性废料的管理，是一个受到高度监管的过程，重点考虑因素是安全性和环境保护。尽管核动力具有在航运领域发挥重要作用的潜力，但对于航运业的利益相关方来说，了解与放射性废料处置相关的责任和挑战也是极其重要的。中的铀和钚含量，确保最高效的材料使用率。根据世界核能协会的数据，烧过核燃料是高放射性废料中的一种，其中高放射性废料在所产生放射性废料总量中的占比为3%，在总放射性中的占比为95%。(HLW)可替代燃料系列报告之核能295

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技术就绪5.1第5章：技术就绪简介对于核动力项目，目前有多种相互竞争的反应堆技术正在开发之中，而由于能源安全和脱碳的政治重要性的提高，近年来，这一领域的研究也引起了越来越多的关注。第四代核能系统国际论坛(GIF)认可的技术主要有六种。GIF是一个旨在就先进反应堆技术开发进行国际合作协调的组织，代表了13个国家和欧盟。对于航运业来说，最具前景的技术包括对现有压水反应堆(PWR)设计进行改良，以及目前处于不同开发阶段，并且实践验证相对较少的第四代技术。对于所有这些技术来说，主要的挑战都是设定在航运业中采用的标准，以及证明反应堆设计的运行安全性。就海事应用来说，前景最广、上市周期最短的技术包括：•

压水反应堆(PWR)•

热管微反应堆(HPMR)•

熔盐反应堆(MSR)•

铅冷快中子反应堆(LFR)•

高温气体反应堆(HTGR)可替代燃料系列报告之核能305

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技术就绪5.2压水反应堆压水反应堆示意图目前，压水反应堆已经发展成了小型模块化反应堆，可以在船上使用。这种反应堆将铀用作燃料，通过受控核裂变连锁反应产生热量。热量会传导给冷却剂，在压水反应堆中，冷却剂通常为普通水。由于反应堆容器中保持高压，因此，加热后的冷却剂在高温下仍然保持液态。这些热量随后可以转化为电能、机械能，或者直接用于供暖的热能。控制棒驱动机构加压器就海事应用来说，开发适合工厂制造且具有被动安全特性的小型压水反应堆设计，具有实现压水反应堆商业部署的前景。主蒸汽在诸多反应堆技术中，压水反应堆的独特之处在于多个国家的军队有过在海洋环境中运行这种反应堆的经验，而且过往也有若干个政府支持商船的实例。上升管（初级流量）蒸汽发生器（次级流量）要制造小型模块化压水反应堆——扩大航运业采用规模所需要的类型——开发工作要在与其他技术相似的层面进行，需要在测试环境中对整合式原型进行验证。安全壳给水下降管（初级流量）反应堆压力容器堆芯（初级流量）可替代燃料系列报告之核能315

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技术就绪5.3热管微反应堆核热管（低压微反应堆）是一种被动热传导装置。这种反应堆将铀用作燃料，在堆芯中通过受控核裂变连锁反应产生热量。热量被传导至热管中的工作流体中。这些热量随后可以转化为电能、机械能，或者直接用于供暖的热能。热管微反应堆示意图控制鼓热管的被动性意味着不需要冷却剂，因而不再需要相关的泵送系统。设计中包括多个被动安全系统，从而确保在发生故障时将热量清除掉。反应堆的低压性可以降低潜在故障的影响，从而降低了分散材料所需要的动能。热管反应堆中的燃料贫化后，会拆下船上反应堆，并用新反应堆更换。贫化后的反应堆会送至港口环境以外的专用设施进行处理。在船舶使用寿命内可能都不需要更换。热管初级热交换器TRISO

燃料石墨堆芯模块停堆棒热管使用的三元结构各向同性包覆燃料颗粒(TRISO)和气冷反应堆已达到演示水平，但尚未实现大规模生产。热管反应堆设计包括远程监测能力；不需要任何船上作业。热管微反应堆有多个技术演示项目正在进行，包括BWXT公司和西屋公司，覆盖范围包含国防和民用应用。反应控制鼓用于缓和eVinci的功率输出，如在应用或关闭后的加载。否则，反应控制鼓将处于静止状态。西屋公司的eVinci™

微反应堆。图片来自西屋公司可替代燃料系列报告之核能325

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技术就绪5.4熔盐反应堆(MSR)熔盐反应堆示意图熔盐（低压）反应堆利用溶解于熔融氟化盐液体混合物中的铀，通过堆芯中的受控核裂变连锁反应产生热量。熔盐具有冷却剂和缓和剂作用，可以维持连锁反应。热量被传导至工作流体中。这些热量随后可以转化为电能，或者直接用于供暖的热能。有些熔盐反应堆设计可实现在线加料，无需关闭反应堆。反射层泵部分熔盐反应堆设计具有将轻水反应堆产生的烧过燃料用作燃料的潜力。对于各类熔盐反应堆技术来说，目前已经有适合大规模测试以及单项测试的实验性试验设施。该技术尚在验证之中，需要进行航运改造。非能动换热器(PHX)因此，熔盐反应堆目前处于实验水平，但不存在大规模燃料生产演示。活性堆芯熔盐反应堆具有多种内在被动安全特性。其液体燃料属性，使得在发生过热或安全壳破裂时易于冷却，而一旦发生故障，反应堆中的被动安全装置会将燃料排放到储罐中进行冷却。熔盐反应堆的低压设计降低了发生安全壳破裂时材料分散的情况，而燃料盐具有惰性，从而消除了化学反应的安全顾虑。泰拉能源(TerraPower)的氯化物熔盐反应堆。图片来自泰拉能源可替代燃料系列报告之核能335

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技术就绪5.5铅冷快中子反应堆(LFR)铅冷快中子反应堆示意图铅冷快中子反应堆(LFR)使用贫化铀、钚及次锕系元素作为燃料，在堆芯中通过受控核裂变连锁反应产生热量。铅被用作冷却剂，去除堆芯中的热量并将热量传导给水，从而产生用于产生能源的蒸汽。堆芯温度升至正常运行水平之上后，被动安全特性可以在无需作业人员介入的情况下降低堆芯温度。燃料和技术都已存在，并且在国防应用中进行过海事验证，包括国防应用中的反应堆维护和换料。NewCleo的TL-30

LFR。图片来自NewCleo可替代燃料系列报告之核能345

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技术就绪5.6高温气体反应堆高温气体反应堆示意图控制棒高温气体反应堆(HTGR)的开发利用了一系列燃料，包括低浓缩至高浓缩的铀、钍和钚。反应堆将陶瓷涂层的芯块用作燃料，在堆芯中通过受控核裂变连锁反应产生热量。氦作为冷却剂吸收这些热量，随后热量可以转化为电能，或