俄制成第二台浮动核电反应堆
摘要
俄罗斯ZiO-Podolsk已为PEB-106首艘浮动式发电单元制造第二台RITM-200S反应堆。该系列四座浮动式核电站将为楚科奇Baimsky铜金矿集群供电,首座计划2028年投运。项目还采用刚性系泊、防波堤、船体加热和气泡幕等技术,应对北极海冰、潮汐及长期稳定供电需求。

俄罗斯ZiO-Podolsk(隶属Rosatom机械工程部门)已为PEB-106(Plavuchevo EnergoBloka-106)首艘浮动式发电单元制造第二台RITM-200S反应堆机组。该发电单元拟为楚科奇(Chukotka)的一处大型铜矿集群供电。该反应堆已通过验证其可靠性的水压试验,并完成试组装,证明所有部件和元件均按照技术规范装配到位。
每艘PEB-106配备两台RITM-200S反应堆,每台发电功率为58 MWe(每艘驳船总计106 MWe)。首艘船舶的第一台反应堆已于5月制造完成。完工后,该反应堆通过铁路运输至圣彼得堡(St Petersburg)的Baltic Shipyard,使项目得以进入船体内部安装阶段。
该首艘发电单元属于规划建设的四座浮动式平台系列,旨在为偏远楚科奇地区的Baimsky铜矿集群供电,首座计划于2028年投入运行。
ZiO-Podolsk负责人Anton Lebedev表示:“2026年对ZiO-Podolsk的机械制造人员而言具有里程碑意义:我们首次为浮动式核能发电单元制造了一套RITM反应堆,该发电单元将为俄罗斯北部的一处工业集群供电。这是全球小型核能发展迈出的重要一步。此外,工厂今年还创下了一项纪录:不到一年时间内制造了4台RITM系列装置,另有5台正在生产。”
RITM-200最初设计用于为核动力破冰船船队提供动力。其设计比前几代船用反应堆紧凑1.5倍,功率也显著更高。此后,该设计经过调整,可用于浮动式核电站以及陆基低功率反应堆。
Rosatom旗下多家企业参与了该项目。OKBM Afrikantov是反应堆装置的总设计单位和成套供应商。位于圣彼得堡的AEM-Spetsstal为未来的反应堆生产冶金坯件。反应堆装置壳体由ZioPodolsk制造,最终试验和试组装也在此进行。目前共制造了16台RITM反应堆,其中8台已在核动力破冰船船队中运行,另有12台处于不同生产阶段。
RITM-200与RITM-200S均采用相同的紧凑型三代加一体化压水堆(PWR)设计,但RITM-200S经过专门优化,用于浮动式驳船上的固定发电;标准型RITM-200则针对22220型核动力破冰船的动态推进需求设计。
破冰船反应堆在船舶冲撞厚重北极冰层时会频繁经历功率骤升和骤降,与之不同,RITM-200S作为基荷公用电站运行。其保持稳定且更高的热功率(198 MWt),以最大限度提高蒸汽轮机效率,并通过高压电缆向陆上用户供电。
为向Baimsky铜金矿集群供电,Rosatom正在Cape Nagloynyn部署4座升级版浮动式核电站。由于俄罗斯国内造船厂订单积压,首批发电单元的结构钢船体外包给中国一家造船厂建造,之后拖航至圣彼得堡进行最终核设施集成。
目前的部署计划采用分阶段实施路径,目标是在2031年前实现整个集群全面启用。1号发电单元计划于2028年前开始向该地区供电。2号和3号发电单元作为核心船队,目前正在ZiO-Podolsk进行不同阶段的锻造,计划于2028年至2030年间分批交付并投入运行。4号发电单元为专用备用电站。
由于Baimsky矿业集群需要全年不间断供电,4号发电单元计划于2031年前建成。每当3座主力发电单元中的一座因五年一次的计划检修和换料周期而需要停运时,该备用单元将向电网供电。
Cape Nagloynyn冬季冰层可能完全冻结,北极潮汐又会持续改变海平面,因此,在此系泊一座重19000吨的浮动式核电站需要高度专业化的工程系统。传统锚链或尼龙缆绳可能在移动冰层的压力下断裂,或使船舶偏离位置。因此,Rosatom开发了一套专门针对极端极地环境设计的混合型海洋基础设施。
为使PEB-106牢固保持在指定位置,该发电单元采用重型刚性系泊装置。驳船并非通过锚缆自由摆动,而是借助铰接式机械臂连接到固定于岸上或锚固在海床上的大型钢柱。这些机械臂发挥垂直滑动装置的作用,使驳船能够随北极强烈的潮涨潮落顺畅升降。驳船可以垂直移动,但机械臂会限制其水平漂移。这种稳定性可确保从驳船连接至岸上电网的50根高压电缆不会拉伸、扭曲或断裂。
驳船不会直接暴露于开阔海域。Rosatom在电站永久系泊泊位周围建造水工防护码头和防波堤系统。外侧防波堤采用钢筋加固的岩石与混凝土结构,旨在吸收漂移浮冰挤压海岸时产生的动能,并使大面积移动冰层避开船体。
通过将驳船封闭在防护港池内,工程人员可隔离强浪和移动海冰产生的动态作用力。即使位于受保护的码头内,北极冬季的海水仍会在驳船周围完全冻结。为防止冰层产生破坏性的静态挤压力,这些电站配备了相应的应对措施。
RITM-200S反应堆产生的废热可重新导向,用于轻微加热压载舱和外船体区域,防止冰层与钢制外板冻结黏结。环绕驳船铺设的海底管道会持续释放压缩空气气泡幕,从而将海床附近较温暖的海水带至水面,减缓紧邻船舶区域厚冰层的形成。PEB-106通过结合灵活的垂直系泊、防护屏障和主动冰情管理,能够作为固定式公用电站安全运行。
