北极巨兽：核动力破冰船

在上一组文章中，我们盘点了那些已经成为历史的核动力商船，但核能作为可被和平利用的新能源，在安全措施完善的情况下，其用于航运的可能性及可靠性是完全存在的。随着世界造船技术和核能利用技术的不断提升，核动力民用船舶的细分领域——核动力破冰船——渐被赋予更多的关注和探索。而换个角度考虑，开发核动力破冰船，通过不断实验验证核反应堆在民船上的应用，未来也将为建造核动力商船提供更多的宝贵经验。

“俄罗斯”号将于2027年交付

2020年7月6日，俄罗斯原子能集团（Rosatom）旗下的核动力破冰船公司（Atomflot）发布消息称，俄罗斯远东红星造船厂（Far East Zvezda）正式开始建造世界上功率最大的核动力破冰船——“俄罗斯”号。“俄罗斯”号为一艘10510型“领袖”级核动力破冰船，轴功率120 MW，设计航速22节（无冰水域航速），船长209米，型宽47.7米，最大破冰厚度可达4米，排水量约为69700吨（排水量已超过俄罗斯现役的“库兹涅佐夫”号航空母舰）。主动力装置包括两台“RITM-400”型核反应堆，是其上一代（“RITM-200”型核反应堆）功率的1.8倍，蒸汽轮机单元带有四台37MW的涡轮发电机，配有四套30MW的螺旋桨电动推进系统。

据Atomflot介绍，“俄罗斯”号核动力破冰船将成为世界上第一艘全年均可在北极东北航线执行破冰及护航任务的破冰船，可开凿宽度为50米的“冰上走廊”，引导船队以10-12海里/小时的速度航行。“领袖”级核动力破冰船计划被用于为全年载货量超过10万吨、型宽约50米的在北海航线执行运输任务的超大型货船破冰引航，投入运营之后，“俄罗斯”号将保证普通商船及液化天然气运输船等大型船舶在北极东部海域的安全航行和正常运营，并可为全球高纬度商业航线运营开辟新的投资机会，从而促进北海航线贸易发展。

“领袖”级核动力破冰船由能够进行“自我诊断”的材料建造，该材料可在检测到损伤后进行自我修复，维护需求因此较小，该级系列船还应用“开放式船尾”设计理念（船尾是自由舱），广泛使用模块化技术，可依据任务需要搭载不同的作业模块，包括反潜装置、武器和无线电或潜水设备等特种模块，并会在短时间内完成多种功能之间的转换。据悉，建造预算高达1275.77亿卢布（约合20.725 亿美元）。

另据媒体报道，已经完成外形设计的“LK-40”级核动力破冰船项目（10570项目）现处于研发阶段，该项目是俄罗斯冰山中央设计局（Iceberg Central Design Bureau）与克雷洛夫国家科学研究中心在“2009-2016年开发民用航海设备”框架内开发的核动力破冰船项目，采用“船舶-通用基础平台”概念，允许创建装备不同类型设备的多型号核动力破冰船以支持海上作业，如低吃水型核动力破冰船、用于维修和修理石油及天然气生产设施的核动力破冰船，以及用于现场重型建筑工作和用于地震勘探的核动力破冰船。

在不久的将来，俄罗斯将快速地步入第四代核动力破冰船（“领袖”级和“LK-40”级）时代。

创造历史的“列宁”号

目前，只有俄罗斯拥有现役核动力破冰船，而在上世纪中期，苏联就已在核动力破冰船的发展历程中扮演了极为重要的角色。20世纪50年代，苏联政府在打造核动力潜艇的同时，决定研制用于民用船舶的核装置。1956年8月份，92M型“列宁”级核动力破冰船“列宁”号交付（此级破冰船仅一艘），该船船长134米，型宽27.6米，排水量19000万吨，备有1050间船舱（可载员243人）。作为第一代核动力破冰船，“列宁”号在交付使用后主要承担苏联在北海航线的破冰和引导任务。

公开资料显示，为能够承受当时北极地带已知的最大冰块挤压，“列宁”号核动力破冰船船身设计压力为2100吨/延米，反应堆被一个特制的盖子密封，永远不能打开，内装三台90MW的“OK-150型”压水反应堆。当时，苏联要求破冰船即使在设备严重损坏的情况下依然要保持高效率工作状态，因此，决定至少要使用两个反应堆，后来为了提高破冰船的航行可靠性，“列宁”号安装了三个反应堆装置，以便在启动紧急保护或由其它原因引起某个反应堆发生故障时不会停驶。虽然“列宁”号上的核反应堆与苏联第一代核潜艇上安装的反应堆类似，但技术不甚完善，核反应堆在运行过程中曾发生过两起事故（事故分别发生于1965年和1967年），而由于“1967年事故”对船舶造成的损害较大，苏联不得不拆除了船上的核反应堆，并在后来更换为171MW的新型“OK-900型”压水反应堆。

“列宁”号核动力破冰船船

在长达30年的服役期间，“列宁”号核动力破冰船共行驶654400海里，其中，破冰里程达560600海里，共计在北海航线上引导了3741艘货船运输，为苏联和俄罗斯的北极科考做出了巨大贡献。然而在1989年切尔诺贝利核电站发生事故后，“列宁”号被暂停使用，2009年5月份，这艘世界上第一艘核动力民用船舶在摩尔曼斯克港正式退役。如今，经过必要改装的“列宁”号核动力破冰船已被打造成一座破冰船博物馆，供世界各地的游客前来参观并了解核动力破冰船的发展历史。

极具规模的“北极”级船队

20世纪70年代，苏联开始加大力度研制破冰能力更强、主要被用于北极地区深海水域破冰/引导的“北极”级核动力破冰船。“北极”级核动力破冰船船长在148～159米之间，型宽30米，吃水11.08米，满载排水量在23000～25000吨之间，最大航速为18～22节，载员138～200人。由于技术复杂及当时政治和历史原因，“北极”级核动力破冰船的建造工作持续逾30年。

“北极”级核动力破冰船

“亚马尔”号破冰船

1975～2007年，“北极”级核动力破冰船陆续交付入役（“北极”号＜原“利奥尼德·勃列日涅夫”号＞/1975年，“西伯利亚”号/1977年，“俄国”号/1986年，“苏维埃联盟”号/1990年，“亚马尔”号/1992年，“胜利50周年”号＜原“乌拉尔”号＞/2007年）。

1977年8月17日，装有两座“OK-900A”型核反应堆的“北极”级核动力破冰船首制船——“北极”号，成为全球第一艘到达北极点的水面舰船。随后服役的“西伯利亚”号、“俄国”号和“苏维埃联盟”号与“北极”号相同，安装2台“OK-900型”反应堆和3台螺旋桨，可同时进行前进和倒退破冰航行。船体采用双船壳设计，内外船壳间为可调节的水压舱，虽然其外层破冰区域船壳厚度未曾公开，但据说相当于“KV2型”坦克的前装甲厚度。此外，三艘船的船底还安装有一套吹气系统，可在水下9米深的区域产生24立方米/秒的气泡以辅助破冰作业。值得一提的是，“西伯利亚”号还是全球率先执行北极旅行观光任务的核动力破冰船，曾分别于1989和1990年两次搭载乘客远赴北极地区旅行。

“亚马尔”号破冰船一般常用两种破冰方法——当冰层厚度不超过1.5米时，多采用“连续式撞击”破冰法，依靠船头和螺旋桨将冰层撞碎、劈开；如果冰层较厚，则采用“冲撞式撞击”破冰法——由于破冰船船首部位吃水浅，在船舶具有强大动力的情况下，会轻而易举地冲到冰面，船体的重力就会将下面的厚冰层压为碎块，如此反复。“冲撞式撞击”破冰法不但要求破冰船具有坚固的结构，还对其吨位和强悍动力有严格要求。对于破冰船而言，吨位也许不是最大问题，但如此强劲的动力，恐怕也只有依靠核动力了。

“胜利50周年”号破冰船可谓命运多舛，该船的建造与入役时间相差甚远——船体于1989年开工建造，入役时间则被拖至2007年。据悉，这主要是因为苏联解体导致的政治及经济原因所致。从体量上看，“胜利50周年”号为现今最大的核动力破冰船，排水量为25000吨，最大破冰厚度达2.8米，三桨推进，推进功率为75000马力，最大航速21节。从船上装备来看，部分“北极”级核动力破冰船配备1-2架“卡-32”型直升机和数艘橡皮艇，而“胜利50周年”号则可搭载一架“米8”型直升机，同时还装有无线电和卫星导航/通讯系统，以及废弃物处理系统。

“胜利50周年”号破冰船

在此前一段时期，北极航道并未像当前这样得到航运业的更多关注，而且很多“北极国家”也都建造了一批常规动力破冰船，在这种趋势下，核动力破冰船的破冰/引导优势在一定程度上被降低，如今，“北极”级核动力破冰船只有两艘仍在服役（“亚马尔”号和“胜利50周年”号），其中，“胜利50周年”号则被用于极地观光旅游用船。

“第三代”从苏联延续到俄罗斯

上世纪80年代末至90年代初，苏联为配合“北极”级核动力破冰船的深水破冰及引导任务，又专门打造了同为第二代、而吃水则较小的“泰梅尔”级核动力破冰船——“泰梅尔”号（Taymyr）和“瓦伊加奇”号（Vaygach）——“北极”级破冰船吃水深度为11米，而上述两艘“泰美尔”级破冰船的吃水深度仅为8.1米，主要用于海岸及港湾、甚至内河河口等浅水区实施航道破冰作业。

“泰梅尔”号和“瓦伊加奇”号核动力破冰船船长分别为150.2米和151.8米，型宽均为29.2米，排水量18500吨，破冰厚度为1.7米，设计航速18.5节，两船各装配一座171MK的“KLT-40M型”压水反应堆，以此为三个螺旋桨提供高达35.5MW的推力。

“泰梅尔”级核动力破冰船——“泰梅尔”号

自苏联时期，“北极熊”即拥有了当时极为先进的核动力破冰船，因此，现在的俄罗斯继承苏联时期的领先技术，打造更加具有现实意义的核动力破冰船队也就不足为奇了。

进入21世纪，北极地区资源、航道及地缘政治价值日益凸显，与此同时，随着气候变暖现象严重，北极区域的浮冰融化越来越多，俄罗斯更有意愿用破冰船来解决船舶在冰区的航行安全问题。虽然目前全球共有推进功率在10000马力以上的破冰船100余艘，但执行破冰、护航、救援、科考任务的在役核动力破冰船仅有6艘（均为俄罗斯所有）。与常规动力破冰船相比，核动力破冰船的推进功率更大、续航时间更长、破冰能力更强，更适合在高纬度海域的严重冰况下执行长期作业。

正因如此，俄罗斯并没有中止过其核动力破冰船项目，甚至在时间轴上，根本看不出“断代”的迹象。如今，“泰梅尔”级核动力破冰船仍在服役，而第三代核动力破冰船却已有入役。俄罗斯正在研制的五艘“LK-60Ya”级核动力破冰船中，“北极”号（Arktika）已于10月21日列装核动力破冰船队，“西伯利亚”号（Sibir）计划于今年交付，第三艘“乌拉尔”号（Ural）预计在2022年交付，第四艘和第五艘船将分别在2025年和2027年之前建造完成。相关资料显示，“LK-60Ya”级核动力破冰船船长173.3米，型宽34米，排水量约33500吨，最大破冰厚度为3米。（“LK-60Ya”级核动力破冰船中的“北极”号、“西伯利亚”号和“乌拉尔”号与之前提到的“北极”级相关核动力破冰船不同）

目前，俄罗斯拥有全球规模最大、数量最多的破冰船队，退役、在役、在建和正在设计研发的破冰船数量超过60艘（包括苏联时期建造船舶），并运营全球现有全部核动力破冰船，同时，俄罗斯还是当前世界上唯一正在建造核动力破冰船的国家。