图4 俄罗斯的核动力破冰船
图5 湖面上的北极光
强大的核动力破冰船可以不受燃料供应的限制,从而大大减少了对恶劣自然环境的限制。核动力破冰船比柴油动力破冰船更强大。北极独特的自然环境需要独特的能源供应方式,核能是一个很好的选择。采用核动力破冰船优势如下:
- 单船功率大。 破冰船按其能力分为三个等级:一个是具有15,000马力的普通破冰船;另一个是具有25,000马力的中级破冰船;最后是75,000马力的核动力破冰船。
- 强大的续航能力,可以满足北极观光和北极油气资源开发的需要。冬季,西伯利亚以北的北冰洋厚度一般为1.2〜2m,而北冰洋中部的冰层厚度平均可达2.5m。除了使用具有强大动力,重吨位,坚固的船体和出色的耐久性的核动力破冰船之外,别无他法。
- 特殊的船舶结构。 核动力破冰船的长宽比与一般远洋轮不同,在相同的情况下,它的纵向尺寸比普通船短,横向尺寸更宽,这有利于用强推进力打开更宽的航道。 船体由至少5厘米厚的钢板制成,内部结构由致密的钢制部件支撑。 船体的水线用抗冲击合金钢板加固。
俄罗斯始终视北极为重要的生存和发展战略空间。自20世纪50年代末以来,俄罗斯建造并维护了世界上唯一一支核动力破冰船舰队。与传统破冰船相比,核破冰船具有明显的优势,即能够全年在北极海域领航。 尽管北极的自然环境恶劣。但是它蕴藏着极其丰富的资源,尤其是石油和天然气资源。世界四分之一的石油和天然气资源都位于北冰洋之下。俄罗斯大力支持为不同目的设计和建造各种破冰船,以及极地地区日益密集的科学研究计划。目的是加强对北极地区的控制。看看今天在地图上的北极。俄罗斯是环绕北极圈的国家中最大的领土,并且它正在就北极所有权问题进行不断升级。俄罗斯通过一系列积极措施在这场斗争中处于领先地位。到目前为止,俄罗斯已经建造了9座核动力破冰船,而新一代核动力破冰船将安装2座RTM-200核反应堆,可以破碎3m厚的冰。 2020年10月26日,俄罗斯总统普京签署了一项行政命令,内容是发展俄罗斯北极地区并确保国家安全到2035年。根据该命令,俄罗斯将建造至少8艘核动力破冰船,包括至少5艘22220系列项目和3艘10510系列项目,这些船只将能够全年开辟北海航线。
图6 前苏联时期的城市景观
20世纪70年代,苏联开始建造核动力破冰船,以支持在北极的活动。较常用的柴油等化石燃料作为动力的破冰船,尽管破冰船建设成本和维护成本较高,但气候条件,缺乏基础设施,物资材料都很难供应北极。核动力破冰船破冰能力强,几乎无限的续航力,其续航力是任何传统能源无法比拟的破冰船。与传统破冰船相比,核动力破冰船发生海上石油泄漏的风险更低,特别是在环境问题是主要担忧的寒冷北极水域。
图7 俄罗斯海参崴景色
俄罗斯作为唯一可以建造核动力破冰船的国家,它已经确立了北极霸主的地位。经过数十年的运行,事实证明,其核动力破冰船相对可靠。
- “列宁”核动力破冰船。核动力破冰船“列宁”号建于1956年8月24日,长134m,宽27.6m,高16.1m,吃水10.5m,满载排水量19420t。最高速度为18节。它主要在北冰洋进行调查和营救活动,并在北海航线上进行破冰和引导运输船的活动。
- “北极”核动力破冰船。继“列宁”破冰船投入使用后,“北极”核动力破冰船变得更大,功能更强大。 “列宁”号发射后,前苏联不久就建造了一个更大的核动力破冰船-“北极”级核动力破冰船。与“列宁”级相比,“北极”级破冰船具有更大的吨位和更强的破冰能力。自1975年以来已投入使用,共建造了5艘船。 “北极”级核动力破冰船一度占据了俄罗斯10艘核动力民用船的一半。它是当时俄罗斯核动力破冰船舰队的骨干,也是当时世界上最大的核动力破冰船。
- 俄罗斯的第三代核动力破冰船。 2012年8月23日,俄罗斯国家原子能公司签署了建造新一代LK-60破冰船的合同,计划建造世界上最大的新型多功能破冰船,即“第三代核动力破冰船”。 核动力破冰船已于2010年在圣彼得堡冰山设计局设计,2013年开始施工。核动力破冰船于2015年11月在圣彼得堡巴尔迪斯基造船厂完成建造并下水,并于2017年8月开始试航。于2017年11月进行了破冰试验,并于2017年底将其交付给位于俄罗斯摩尔曼斯克的俄罗斯国家原子能公司的子公司Atomflot。
第三代核动力破冰船具有三个主要特征。 ①船型大。破冰船长173m,宽34m,比目前最大的破冰船长14m和宽4m。完成后,它将在北海航线上运行。该船排水量为33540t。 ②动力强。新型核动力破冰船功能更强大,速度更快,并配备了新的防护设备和导航设备。 ③破冰效率高。与以前的模型相比,新型核动力破冰船有很多改进。除了比目前使用的核动力或柴油动力破冰船更大,功能更强大之外。更重要的是,巨大的压载舱可以使吃水深度在8.5〜10.7m之间自由变化。这种设计意味着第三代核动力破冰船可以在北亚和西伯利亚的较浅河流中粉碎冰块并自由行驶,从而加深了通往俄罗斯的路线。它使破冰船既可以在北极地区的深水区工作,也可以在西伯利亚河的浅水区航行。令人惊奇的是,它可以打破3m厚的冰层,可以持续续航行7年,到那时无疑将统治北极。因为北极深海被认为具有巨大的未开发资源,所以大型核动力破冰船无疑将对俄罗斯探索北极能源储备大有帮助。
美国核动力破冰船的发展