北極巨獸：核動(dòng)力破冰船

在上一組文章中，我們盤點(diǎn)了那些已經(jīng)成為歷史的核動(dòng)力商船，但核能作為可被和平利用的新能源，在安全措施完善的情況下，其用于航運(yùn)的可能性及可靠性是完全存在的。隨著世界造船技術(shù)和核能利用技術(shù)的不斷提升，核動(dòng)力民用船舶的細(xì)分領(lǐng)域——核動(dòng)力破冰船——漸被賦予更多的關(guān)注和探索。而換個(gè)角度考慮，開發(fā)核動(dòng)力破冰船，通過不斷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證核反應(yīng)堆在民船上的應(yīng)用，未來也將為建造核動(dòng)力商船提供更多的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

“俄羅斯”號(hào)將于2027年交付

2020年7月6日，俄羅斯原子能集團(tuán)（Rosatom）旗下的核動(dòng)力破冰船公司（Atomflot）發(fā)布消息稱，俄羅斯遠(yuǎn)東紅星造船廠（Far East Zvezda）正式開始建造世界上功率最大的核動(dòng)力破冰船——“俄羅斯”號(hào)?！岸砹_斯”號(hào)為一艘10510型“領(lǐng)袖”級(jí)核動(dòng)力破冰船，軸功率120 MW，設(shè)計(jì)航速22節(jié)（無冰水域航速），船長(zhǎng)209米，型寬47.7米，最大破冰厚度可達(dá)4米，排水量約為69700噸（排水量已超過俄羅斯現(xiàn)役的“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航空母艦）。主動(dòng)力裝置包括兩臺(tái)“RITM-400”型核反應(yīng)堆，是其上一代（“RITM-200”型核反應(yīng)堆）功率的1.8倍，蒸汽輪機(jī)單元帶有四臺(tái)37MW的渦輪發(fā)電機(jī)，配有四套30MW的螺旋槳電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)。

據(jù)Atomflot介紹，“俄羅斯”號(hào)核動(dòng)力破冰船將成為世界上第一艘全年均可在北極東北航線執(zhí)行破冰及護(hù)航任務(wù)的破冰船，可開鑿寬度為50米的“冰上走廊”，引導(dǎo)船隊(duì)以10-12海里/小時(shí)的速度航行?！邦I(lǐng)袖”級(jí)核動(dòng)力破冰船計(jì)劃被用于為全年載貨量超過10萬噸、型寬約50米的在北海航線執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的超大型貨船破冰引航，投入運(yùn)營(yíng)之后，“俄羅斯”號(hào)將保證普通商船及液化天然氣運(yùn)輸船等大型船舶在北極東部海域的安全航行和正常運(yùn)營(yíng)，并可為全球高緯度商業(yè)航線運(yùn)營(yíng)開辟新的投資機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)北海航線貿(mào)易發(fā)展。

“領(lǐng)袖”級(jí)核動(dòng)力破冰船由能夠進(jìn)行“自我診斷”的材料建造，該材料可在檢測(cè)到損傷后進(jìn)行自我修復(fù)，維護(hù)需求因此較小，該級(jí)系列船還應(yīng)用“開放式船尾”設(shè)計(jì)理念（船尾是自由艙），廣泛使用模塊化技術(shù)，可依據(jù)任務(wù)需要搭載不同的作業(yè)模塊，包括反潛裝置、武器和無線電或潛水設(shè)備等特種模塊，并會(huì)在短時(shí)間內(nèi)完成多種功能之間的轉(zhuǎn)換。據(jù)悉，建造預(yù)算高達(dá)1275.77億盧布（約合20.725 億美元）。

另?yè)?jù)媒體報(bào)道，已經(jīng)完成外形設(shè)計(jì)的“LK-40”級(jí)核動(dòng)力破冰船項(xiàng)目（10570項(xiàng)目）現(xiàn)處于研發(fā)階段，該項(xiàng)目是俄羅斯冰山中央設(shè)計(jì)局（Iceberg Central Design Bureau）與克雷洛夫國(guó)家科學(xué)研究中心在“2009-2016年開發(fā)民用航海設(shè)備”框架內(nèi)開發(fā)的核動(dòng)力破冰船項(xiàng)目，采用“船舶-通用基礎(chǔ)平臺(tái)”概念，允許創(chuàng)建裝備不同類型設(shè)備的多型號(hào)核動(dòng)力破冰船以支持海上作業(yè)，如低吃水型核動(dòng)力破冰船、用于維修和修理石油及天然氣生產(chǎn)設(shè)施的核動(dòng)力破冰船，以及用于現(xiàn)場(chǎng)重型建筑工作和用于地震勘探的核動(dòng)力破冰船。

在不久的將來，俄羅斯將快速地步入第四代核動(dòng)力破冰船（“領(lǐng)袖”級(jí)和“LK-40”級(jí)）時(shí)代。

創(chuàng)造歷史的“列寧”號(hào)

目前，只有俄羅斯擁有現(xiàn)役核動(dòng)力破冰船，而在上世紀(jì)中期，蘇聯(lián)就已在核動(dòng)力破冰船的發(fā)展歷程中扮演了極為重要的角色。20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)政府在打造核動(dòng)力潛艇的同時(shí)，決定研制用于民用船舶的核裝置。1956年8月份，92M型“列寧”級(jí)核動(dòng)力破冰船“列寧”號(hào)交付（此級(jí)破冰船僅一艘），該船船長(zhǎng)134米，型寬27.6米，排水量19000萬噸，備有1050間船艙（可載員243人）。作為第一代核動(dòng)力破冰船，“列寧”號(hào)在交付使用后主要承擔(dān)蘇聯(lián)在北海航線的破冰和引導(dǎo)任務(wù)。

公開資料顯示，為能夠承受當(dāng)時(shí)北極地帶已知的最大冰塊擠壓，“列寧”號(hào)核動(dòng)力破冰船船身設(shè)計(jì)壓力為2100噸/延米，反應(yīng)堆被一個(gè)特制的蓋子密封，永遠(yuǎn)不能打開，內(nèi)裝三臺(tái)90MW的“OK-150型”壓水反應(yīng)堆。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)要求破冰船即使在設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的情況下依然要保持高效率工作狀態(tài)，因此，決定至少要使用兩個(gè)反應(yīng)堆，后來為了提高破冰船的航行可靠性，“列寧”號(hào)安裝了三個(gè)反應(yīng)堆裝置，以便在啟動(dòng)緊急保護(hù)或由其它原因引起某個(gè)反應(yīng)堆發(fā)生故障時(shí)不會(huì)停駛。雖然“列寧”號(hào)上的核反應(yīng)堆與蘇聯(lián)第一代核潛艇上安裝的反應(yīng)堆類似，但技術(shù)不甚完善，核反應(yīng)堆在運(yùn)行過程中曾發(fā)生過兩起事故（事故分別發(fā)生于1965年和1967年），而由于“1967年事故”對(duì)船舶造成的損害較大，蘇聯(lián)不得不拆除了船上的核反應(yīng)堆，并在后來更換為171MW的新型“OK-900型”壓水反應(yīng)堆。

“列寧”號(hào)核動(dòng)力破冰船船

在長(zhǎng)達(dá)30年的服役期間，“列寧”號(hào)核動(dòng)力破冰船共行駛654400海里，其中，破冰里程達(dá)560600海里，共計(jì)在北海航線上引導(dǎo)了3741艘貨船運(yùn)輸，為蘇聯(lián)和俄羅斯的北極科考做出了巨大貢獻(xiàn)。然而在1989年切爾諾貝利核電站發(fā)生事故后，“列寧”號(hào)被暫停使用，2009年5月份，這艘世界上第一艘核動(dòng)力民用船舶在摩爾曼斯克港正式退役。如今，經(jīng)過必要改裝的“列寧”號(hào)核動(dòng)力破冰船已被打造成一座破冰船博物館，供世界各地的游客前來參觀并了解核動(dòng)力破冰船的發(fā)展歷史。

極具規(guī)模的“北極”級(jí)船隊(duì)

20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)開始加大力度研制破冰能力更強(qiáng)、主要被用于北極地區(qū)深海水域破冰/引導(dǎo)的“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船?！氨睒O”級(jí)核動(dòng)力破冰船船長(zhǎng)在148～159米之間，型寬30米，吃水11.08米，滿載排水量在23000～25000噸之間，最大航速為18～22節(jié)，載員138～200人。由于技術(shù)復(fù)雜及當(dāng)時(shí)政治和歷史原因，“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船的建造工作持續(xù)逾30年。

“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船

“亞馬爾”號(hào)破冰船

1975～2007年，“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船陸續(xù)交付入役（“北極”號(hào)＜原“利奧尼德·勃列日涅夫”號(hào)＞/1975年，“西伯利亞”號(hào)/1977年，“俄國(guó)”號(hào)/1986年，“蘇維埃聯(lián)盟”號(hào)/1990年，“亞馬爾”號(hào)/1992年，“勝利50周年”號(hào)＜原“烏拉爾”號(hào)＞/2007年）。

1977年8月17日，裝有兩座“OK-900A”型核反應(yīng)堆的“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船首制船——“北極”號(hào)，成為全球第一艘到達(dá)北極點(diǎn)的水面艦船。隨后服役的“西伯利亞”號(hào)、“俄國(guó)”號(hào)和“蘇維埃聯(lián)盟”號(hào)與“北極”號(hào)相同，安裝2臺(tái)“OK-900型”反應(yīng)堆和3臺(tái)螺旋槳，可同時(shí)進(jìn)行前進(jìn)和倒退破冰航行。船體采用雙船殼設(shè)計(jì)，內(nèi)外船殼間為可調(diào)節(jié)的水壓艙，雖然其外層破冰區(qū)域船殼厚度未曾公開，但據(jù)說相當(dāng)于“KV2型”坦克的前裝甲厚度。此外，三艘船的船底還安裝有一套吹氣系統(tǒng)，可在水下9米深的區(qū)域產(chǎn)生24立方米/秒的氣泡以輔助破冰作業(yè)。值得一提的是，“西伯利亞”號(hào)還是全球率先執(zhí)行北極旅行觀光任務(wù)的核動(dòng)力破冰船，曾分別于1989和1990年兩次搭載乘客遠(yuǎn)赴北極地區(qū)旅行。

“亞馬爾”號(hào)破冰船一般常用兩種破冰方法——當(dāng)冰層厚度不超過1.5米時(shí)，多采用“連續(xù)式撞擊”破冰法，依靠船頭和螺旋槳將冰層撞碎、劈開；如果冰層較厚，則采用“沖撞式撞擊”破冰法——由于破冰船船首部位吃水淺，在船舶具有強(qiáng)大動(dòng)力的情況下，會(huì)輕而易舉地沖到冰面，船體的重力就會(huì)將下面的厚冰層壓為碎塊，如此反復(fù)?！皼_撞式撞擊”破冰法不但要求破冰船具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，還對(duì)其噸位和強(qiáng)悍動(dòng)力有嚴(yán)格要求。對(duì)于破冰船而言，噸位也許不是最大問題，但如此強(qiáng)勁的動(dòng)力，恐怕也只有依靠核動(dòng)力了。

“勝利50周年”號(hào)破冰船可謂命運(yùn)多舛，該船的建造與入役時(shí)間相差甚遠(yuǎn)——船體于1989年開工建造，入役時(shí)間則被拖至2007年。據(jù)悉，這主要是因?yàn)樘K聯(lián)解體導(dǎo)致的政治及經(jīng)濟(jì)原因所致。從體量上看，“勝利50周年”號(hào)為現(xiàn)今最大的核動(dòng)力破冰船，排水量為25000噸，最大破冰厚度達(dá)2.8米，三槳推進(jìn)，推進(jìn)功率為75000馬力，最大航速21節(jié)。從船上裝備來看，部分“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船配備1-2架“卡-32”型直升機(jī)和數(shù)艘橡皮艇，而“勝利50周年”號(hào)則可搭載一架“米8”型直升機(jī)，同時(shí)還裝有無線電和衛(wèi)星導(dǎo)航/通訊系統(tǒng)，以及廢棄物處理系統(tǒng)。

“勝利50周年”號(hào)破冰船

在此前一段時(shí)期，北極航道并未像當(dāng)前這樣得到航運(yùn)業(yè)的更多關(guān)注，而且很多“北極國(guó)家”也都建造了一批常規(guī)動(dòng)力破冰船，在這種趨勢(shì)下，核動(dòng)力破冰船的破冰/引導(dǎo)優(yōu)勢(shì)在一定程度上被降低，如今，“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船只有兩艘仍在服役（“亞馬爾”號(hào)和“勝利50周年”號(hào)），其中，“勝利50周年”號(hào)則被用于極地觀光旅游用船。

“第三代”從蘇聯(lián)延續(xù)到俄羅斯

上世紀(jì)80年代末至90年代初，蘇聯(lián)為配合“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船的深水破冰及引導(dǎo)任務(wù)，又專門打造了同為第二代、而吃水則較小的“泰梅爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船——“泰梅爾”號(hào)（Taymyr）和“瓦伊加奇”號(hào)（Vaygach）——“北極”級(jí)破冰船吃水深度為11米，而上述兩艘“泰美爾”級(jí)破冰船的吃水深度僅為8.1米，主要用于海岸及港灣、甚至內(nèi)河河口等淺水區(qū)實(shí)施航道破冰作業(yè)。

“泰梅爾”號(hào)和“瓦伊加奇”號(hào)核動(dòng)力破冰船船長(zhǎng)分別為150.2米和151.8米，型寬均為29.2米，排水量18500噸，破冰厚度為1.7米，設(shè)計(jì)航速18.5節(jié)，兩船各裝配一座171MK的“KLT-40M型”壓水反應(yīng)堆，以此為三個(gè)螺旋槳提供高達(dá)35.5MW的推力。

“泰梅爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船——“泰梅爾”號(hào)

自蘇聯(lián)時(shí)期，“北極熊”即擁有了當(dāng)時(shí)極為先進(jìn)的核動(dòng)力破冰船，因此，現(xiàn)在的俄羅斯繼承蘇聯(lián)時(shí)期的領(lǐng)先技術(shù)，打造更加具有現(xiàn)實(shí)意義的核動(dòng)力破冰船隊(duì)也就不足為奇了。

進(jìn)入21世紀(jì)，北極地區(qū)資源、航道及地緣政治價(jià)值日益凸顯，與此同時(shí)，隨著氣候變暖現(xiàn)象嚴(yán)重，北極區(qū)域的浮冰融化越來越多，俄羅斯更有意愿用破冰船來解決船舶在冰區(qū)的航行安全問題。雖然目前全球共有推進(jìn)功率在10000馬力以上的破冰船100余艘，但執(zhí)行破冰、護(hù)航、救援、科考任務(wù)的在役核動(dòng)力破冰船僅有6艘（均為俄羅斯所有）。與常規(guī)動(dòng)力破冰船相比，核動(dòng)力破冰船的推進(jìn)功率更大、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、破冰能力更強(qiáng)，更適合在高緯度海域的嚴(yán)重冰況下執(zhí)行長(zhǎng)期作業(yè)。

正因如此，俄羅斯并沒有中止過其核動(dòng)力破冰船項(xiàng)目，甚至在時(shí)間軸上，根本看不出“斷代”的跡象。如今，“泰梅爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船仍在服役，而第三代核動(dòng)力破冰船卻已有入役。俄羅斯正在研制的五艘“LK-60Ya”級(jí)核動(dòng)力破冰船中，“北極”號(hào)（Arktika）已于10月21日列裝核動(dòng)力破冰船隊(duì)，“西伯利亞”號(hào)（Sibir）計(jì)劃于今年交付，第三艘“烏拉爾”號(hào)（Ural）預(yù)計(jì)在2022年交付，第四艘和第五艘船將分別在2025年和2027年之前建造完成。相關(guān)資料顯示，“LK-60Ya”級(jí)核動(dòng)力破冰船船長(zhǎng)173.3米，型寬34米，排水量約33500噸，最大破冰厚度為3米。（“LK-60Ya”級(jí)核動(dòng)力破冰船中的“北極”號(hào)、“西伯利亞”號(hào)和“烏拉爾”號(hào)與之前提到的“北極”級(jí)相關(guān)核動(dòng)力破冰船不同）

目前，俄羅斯擁有全球規(guī)模最大、數(shù)量最多的破冰船隊(duì)，退役、在役、在建和正在設(shè)計(jì)研發(fā)的破冰船數(shù)量超過60艘（包括蘇聯(lián)時(shí)期建造船舶），并運(yùn)營(yíng)全球現(xiàn)有全部核動(dòng)力破冰船，同時(shí)，俄羅斯還是當(dāng)前世界上唯一正在建造核動(dòng)力破冰船的國(guó)家。