核动力船舶安全手册:开启民用海事核能新时代

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全球航运业每年产生约3%的温室气体排放,在行业设定气候目标并追求零碳未来的背景下,核能——这一长期用于军事船舶的能源——提供了一个诱人的解决方案。然而,迄今为止,还没有一个清晰、统一的公开文件来指导民用核动力船舶某些部件的设计安全。由MIT海事联盟发布的《核动力船舶安全手册》旨在改变这一现状,为海上核动力推进设定安全标准。

首部民用核动力船舶安全指南的意义

"这本手册是支持核能在海事行业采用的关键工具,"MIT机械工程系Themis Sapsis教授解释道,他同时担任MIT海洋工程中心主任和MIT海事联盟联合主任。"目标是为未来几年需要核能和海事监管研究与发展的关键领域提供坚实的安全基础,为海事行业的核动力推进做好准备。"

该手册利用研究数据和标准,结合民用海事核能运营经验,提供了对海事核能运营设计效能中潜在问题和解决方案的独特见解,这一主题在国家与国际舞台上日益重要。

填补监管空白

"目前存在的核-海事政策已经过时,并且通常只与特定技术相关联,比如压水反应堆,"机械工程系船舶与建造工程专业(2N项目)研究生、《手册》作者之一Jose Izurieta表示。"随着最近的美英技术繁荣协议现在包括民用海事核能应用,我希望这本手册能为建立清晰、现代化的核动力商业船舶监管框架奠定基础。"

美英两国签署的近期谅解备忘录呼吁探索"先进核能的新应用,包括民用海事应用",并要求双方在"为国际标准的建立发挥主导作用、可能参与方领土间建立海运走廊、增强参与方国防设施能源韧性"方面发挥领导作用。

NS Savannah,第一艘核动力商船,1962年抵达金门大桥

NS Savannah,第一艘核动力商船,1962年抵达金门大桥

国际合作与标准制定

"美英核航运走廊为与立法者合作建立关键框架提供了绝佳机会,这将使美国能够投资核动力商船——这一成就将使美国重新确立在造船领域的地位,"MIT社会科学Ford国际教授、数据系统与社会研究所(IDSS)所长、社会技术系统研究中心主任、MIT海事联盟联合主任Fotini Christia表示。

"现在已有30多个国家正在建设或计划建设其首个反应堆,核能的全球接受度前所未有——这种势头对于协调核动力船舶及其 respective港口的安全规则至关重要,"MIT能源研究大西洋富田职业发展教授、公用事业高管反应堆技术课程主任Koroush Shirvan表示。

手册内容与结构

该手册分为多个章节,涵盖工程师将遇到的核能与海事安全设计决策重叠领域,谨慎平衡了技术指导与政策考量。

MIT机械工程实践副教授、船舶与建造工程专家Christopher MacLean表示,该手册将为整个海事社区,特别是船舶设计师和海洋工程师,提供针对核动力商业船舶设计和运营的标准化指导。

"这将有助于加强安全协议,改进风险评估,并确保符合国际法规的一致性,"MacLean说。"这还将促进工程师和监管机构之间的合作。总体而言,这将进一步增强核动力海事系统的可靠性、可持续性和公众信任。"

跨学科研究团队

手册的主要作者Anthony Valiaveedu和合著者Nat Edmonds都是MIT数据系统与社会研究所(IDSS)技术与政策硕士项目(TPP)的学生。两人也是今年早些时候在《科学政策评论》上发表的一篇论文的合著者,该论文就核能监管政策的发展提供了结构化建议。

"安全和技术需要齐头并进,"Valiaveedu解释道。"我们所做的是为工程师和政策制定者开始这些讨论提供一个风险知情的过程。"

行业影响

"海事设计师需要一个信息来源来提高他们理解和设计反应堆主要部件的能力,而《核动力船舶安全手册》的开发是弥合这一知识鸿沟的良好一步,"美国船级社(ABS)主席兼首席执行官Christopher J. Wiernicki表示。"因此,它是行业的重要文件。"

ABS是美国海事行业的美国船级社,为所有远洋船舶制定标准并提供安全认证。ABS是MIT海事联盟的创始成员之一。Capital Clean Energy Carriers Corp.、HD韩国造船与海洋工程公司和Delos Navigation Ltd.也是联盟创始成员。创新成员包括Foresight-Group、Navios Maritime Partners L.P.、新加坡海事研究所和多莉安LPG。

"当我们考虑航运业的净零框架时,核动力推进代表了一个潜在的解决方案,"Capital Clean Energy Carriers Corp.首席执行官Jerry Kalogiratos表示。"仔细调查仍然是首要任务,安全和监管标准处于最前沿。作为先行者,我们正在探索所有选择。这本手册为核动力商业船舶的发展奠定了技术基础。"

HD韩国造船与海洋工程公司高级副总裁Sangmin Park表示:"《核动力船舶安全手册》标志着连接卓越造船与核能安全的开创性里程碑。它促进了行业与学术界之间的全球合作,为核能海事时代的安全发展铺平了道路。"

MIT在海事研究中的百年传统

MIT一个多世纪以来一直是船舶研究和设计的领先中心,学院今天的工作在流体力学和流体动力学、声学、海洋力学、海洋机器人和传感器、海洋传感和预报方面代表了重要进展。海事联盟项目,包括该手册,反映了旨在重振美国造船和商业海事行业的国家优先事项。

Anthony Valiaveedu、Nat Edmonds和Jose Izurieta站在MIT Hart Naval Gallery的船舶展示前

《核动力船舶安全手册》合著者(从左到右)Anthony Valiaveedu、Nat Edmonds和Jose Izurieta在MIT Hart Naval Gallery合影

技术创新与监管框架

"证明核动力民用船舶的可行性将需要正确把握技术、经济和监管,"核科学与工程系Battelle能源联盟教授、先进核能系统中心主任、核反应堆实验室科技主任Jacopo Buongiorno表示。"这本手册是为健全监管框架发展做出有意义的初步贡献。"

"我们有幸拥有来自众多领域的学生和知识渊博的教授组成的团队,"Edmonds说。"甚至在开始手册大纲之前,我们进行了大量的档案和历史研究,以了解现有法规和核动力船舶的总体故事。我们发现的一些最相关文件写于1975年之前,其中许多存储在NS Savannah的隔舱中。"

NS Savannah于1950年代末作为展示核能和平潜力的示范项目而建造,是第一艘核动力商船。Savannah于1959年7月21日首次下水,比第一艘核动力民用船舶苏联破冰船列宁号晚两年,并于1971年退役。

未来展望

该项目的历史背景很重要,因为今天为海事推进设想的反应堆技术与美国海军使用的传统压水反应堆有很大不同。这些新反应堆不仅在海事背景下开发,还用于为陆地上的港口和数据中心提供动力;它们都使用低浓缩铀并采用被动冷却。

对于海事行业,Sapsis表示:"技术已经存在,它是安全的,并且已经准备就绪。"

"核动力船舶安全手册"可在MIT海事联盟网站和MIT图书馆公开获取。

随着全球航运业向清洁能源转型,核动力船舶有望成为减少碳排放的关键解决方案。《核动力船舶安全手册》的发布标志着这一进程中的重要里程碑,为安全、可持续的核能航运铺平了道路。