Компания ABS и Herbert Engineering Corporation (HEC) смоделировали влияние высокотемпературного реактора с газовым охлаждением (HTGR) на конструкцию, эксплуатацию и выбросы углекислого газа при перевозке СПГ на судне вместимостью 145 000 кубических метров. Компания ABS заявляет, что исследование призвано помочь отрасли лучше понять целесообразность и безопасность ядерной силовой установки, а также поддержать будущие проекты.
В нём содержится информация об управлении теплом и энергией, защите, распределении веса и других конструктивных особенностях СПГ-танкера с ядерной силовой установкой. «Это поможет выявить конструктивные недостатки, которые будут учтены при разработке будущих правил», — отмечает ABS. Исследование также показало, что технология HTGR позволяет развивать более высокую скорость и обеспечивает нулевую эмиссию. Кроме того, не потребуется дозаправка, хотя HTGR будет нуждаться в замене примерно раз в шесть лет.
«Несмотря на то, что эта технология хорошо изучена на суше, её адаптация для применения в морской среде находится на ранней стадии, — сказал Патрик Райан, старший вице-президент и технический директор ABS. — Однако это исследование и другие проведённые нами исследования ясно показывают, что у этой технологии есть значительный потенциал не только для решения проблемы выбросов в судоходстве, но и для обеспечения ряда других операционных преимуществ для отрасли. Компания ABS стремится помочь отрасли оценить её пригодность для использования в различных сферах, и перевозчики СПГ — лишь одно из потенциальных применений, которые мы изучаем».
Исследование показывает, что у СПГ-танкера с ядерной силовой установкой будут особые конструктивные особенности: реакторы будут располагаться в задней части судна, а аккумуляторы — в передней части, где на современных судах находятся топливные баки, а также будет усиленный корпус. Учитывая конструктивные ограничения, технология HTGR подойдёт только для более крупных СПГ-танкеров.
Основными выводами этого исследования являются:
· Атомная энергетика была бы идеальным средством для резкого сокращения выбросов на судах, но на пути к этому стоят серьёзные препятствия, связанные с общественным мнением и международными нормами.
· Использование ядерной энергии на борту коммерческих судов может способствовать значительному повышению эффективности судов с точки зрения грузоподъёмности.
· Уровень развития передовых ядерных технологий, которые могут быть использованы для приведения в движение судов, невысок. Поэтому уровень детализации, представленный в исследовании, ограничен инженерной информацией, доступной при проектировании наземных установок, для инженерных предположений и рекомендаций по оптимизации конструкции в будущем.
· Философия модульных реакторов накладывает значительные ограничения на конструкцию судов. Концепция модульности предусматривает фиксированную максимальную мощность реактора SMR, соответствующую установленному сроку службы его активной зоны. Хотя реактор SMR можно эксплуатировать при более низком постоянном уровне мощности, срок службы его активной зоны будет больше. Это может привести к тому, что срок службы реактора не будет совпадать со стандартным графиком постановки судна в сухой док, что повлечет за собой значительные дополнительные эксплуатационные расходы. Это означает, что SMR лучше подходят для судов всего нескольких типов (в основном для крупных судов).
· Способность атомных электростанций выдерживать более высокие ускорения, возникающие из-за движения судна и вибраций, позволяет обеспечить гибкость в общей конструкции. Несмотря на то, что размещение электростанций в средней части судна обеспечивает значительные преимущества с точки зрения безопасности, для некоторых типов судов, таких как нефтяные танкеры и газовозы, размещение в средней части судна нецелесообразно или значительно снижает грузоподъёмность.
· Преимуществом является то, что срок службы оборудования атомной электростанции и топлива совпадает со сроком службы судна. Основные проблемы связаны с доступом к подходящим судостроительным верфям или другим вспомогательным объектам, а также с физическим демонтажем реакторов, которых проще всего избежать, решив проблемы на этапе проектирования.
· Степень резервирования, необходимая для судна с ядерным двигателем, может быть выше, чем для судна с обычным двигателем, из соображений безопасности, что приводит к снижению производительности.
· Возможности для оптимизации существуют на многих уровнях для будущих итераций проектирования.
Ранее, в октябре, ABS представила первые в отрасли всеобъемлющие правила для плавучих атомных электростанций на форуме для лидеров атомной промышленности, организованном совместно с Национальной лабораторией Айдахо (INL). В 2021 году Министерство энергетики США (DOE) заключило с ABS контракт на исследование препятствий для внедрения передовых ядерных двигателей на коммерческих судах.
Nuclear Engineering International, 01.11.2024
