謝晚媖
核動力商船在沈寂多年後，當先克服諸多挑戰甫能重再出現於世
基於上一章節述及的諸多因素，爾後若因舉世減碳的需求而欲重再建造和使用核動力船舶，允宜以嶄新的技術克服大眾對核能的「敬遠」感受，亦莫再以之應用於客貨兼用之船舶，而是專用於裝載貨物（櫃）之船。惟若核動力船仍難以順利申請駛進各國的港口，乃至通行運河、海峽亦仍會受阻，則僅能在同一國之內的港口或少數的跨國港口之間梭行往來，使其得有穩定的航程得以營利圖存，即便尚難左右逢源，亦不致於左右碰壁，更不致於擬四處尋取碇泊，卻偏屢食「閉門羹」。
曾在1960年代初期風光數年、後又形同被捨置甭用的核動力商船，今則因其具有不會排碳的長處，而在舉世航運業亟力尋求無碳、減碳的趨勢下再度受到重視，兼以核能技術領域的賡續創新進步，使得無論是製造核反應爐或建造核動力商船，既可較40、50年前大舉降低成本及增進安全，以致核動力船舶容可如同「鹹魚翻身」似的處於新境，讓核動力貨輪（或貨櫃船）在大型遠洋船舶中占有一席之地。位於荷蘭阿姆斯特丹的一家船舶設計與工程公司「C-Job Naval Architects」（以下簡稱C-Job，該公司亦曾致力於建造以「液化氫」為燃料的運輸船），於近年間披露的一項嶄新研究顯示，大型遠洋船舶正是採行以核動力作為推進的最佳選擇。
與使用傳統燃料的船舶動力系統相較，核動力船舶僅需在其開啟動力系統時，以自備的電能來啟動。故而，整體言之，可以減少高達98%的二氧化碳排放量，另如硫氧化合物、氮氧化合物和懸浮顆粒物等各種型別的空氣污染物，亦能被大量減免。按C-Job的研究結果，核動力船的投資成本固然甚高，但倘能有效控管船舶載運貨物（櫃）的經營狀況，則核動力船舶將能在5～15年內達成損益平衡。核動力船同時又可因其產生的巨大動力提高船舶的航行速度，從而使得船舶發揮更大的效用。其耗支的燃料成本只會隨著航速的增高而些微增加，這點亦是燃燒油料的傳統動力船舶所難以比美的。
C-Job曾將貨輪區劃為散貨船、貨櫃船、油輪以及海工船（如前述的破冰船即可歸屬之）4種有別的船型概念，並就各該類型船舶分析其能源儲存，和發電系統的優劣、品質等關鍵事項。C-Job的專業部門表示，即便在當前科技下核反應爐周圍的遮罩層，仍在船舶內占有龐大的體積，但是從大多數情況以比較，核電方案只要設計規劃適宜，仍得比傳統上使用燃油的船舶更為輕便和避免占用船舶內部的空間。按C-Job作成的結論，從長遠日程觀之，熔鹽反應爐（molten salt reactor，MSR）的潛力最大、也更安全可靠，未來可結合使用「釷鈾廻圈」（Thorium uranium loop，指經由中子的撞擊、捕獲作用，將釷232轉化為另外一種屬於鈾元素可裂變同位素的核燃料－－鈾233，並將鈾233分離出來後返回廻圈再使用），使其最適合於海事上的應用（註7）。
猶在1950年代期間，斯一技術於選用材料上遭逢的困難等因素，曾被美、蘇2國所捨棄，其他國家則缺乏經費以研發相關技術，遂導致該項技術遭到擱置。1965～1969年間的「熔鹽反應爐試驗」，曾考量將「釷燃料循環增殖反應爐」應用為核電廠的反應爐，但是後來則因在當時被認定難以推行爰未再持續發展。不過，日久年深之後，隨著新材料科技的突飛猛進、社會變遷與時代要求，這方面的技術重再備受關注。所運用的熔鹽可更有效的將熱量從爐芯帶出，減少對泵、管道的熱抗負荷，並得因之而縮小爐芯、爐體的尺寸。這種的釷燃料發電是用釷元素經核分裂反應產生鈾-222，再以之產生能量的發電方式，其優點是釷的蘊藏量較多、發電較有效率、產生的核廢料較少、燃料裝填較簡易，並且又不易被轉製成核武器而可比使用鈽元素大幅減少被惡意盜用的風險。
2021年6月，韓國三星重工宣布將與韓國國家原子能研究院，聯合研發可裝置小型模組熔鹽反應爐的核動力船舶，三星重工又將熔鹽反應爐與該時已納入發展領域的氨能、氫能技術併行研究，使其得以演進為由三星重工成功開發的新式動力。日本則是於同（2021）年11月時經媒體報導，日本郵船會社、日本海事聯合（JMU）以及DNV（DNV是全球知名的第三方海事驗證機構，可提供驗證、評估和訓練服務，註8）合作，共同研發可裝置「核融合反應爐」（nuclear fusion reactor）的20,000TEU大型貨櫃船概念設計，此一反應爐並擬將採用加拿大「通用融合」（General Fusion）公司正在研發的「磁化靶標融合」（magnetized target fusion，MTF）技術。而在2022年4月，挪威烏斯坦（Ulstein）集團則又設計出取名為「雷神」（Thor，與原文同名的一齣影片，係譯為《雷神索爾》）的核動力零碳排船舶，以作為海上補給、科學研究和急難救助用途的船舶，而且除了一般的物資補給船舶以外還可兼作為「移動充電站」，為航行在海上的其他船隻從事電力補給，其動力來源乃「釷基熔鹽反應爐」（Thorium Molten Salt Reactor）型態的核能系統。
不列顛在此方面的研發，自不落於其他國家之後。英國在2022年11月，即頒布攸關核動力商船航行大海和入港靠泊的法規，顯示英國於歷經多年努力之後已將核能動力納入為提供商業航運的一個選項，並得被視為是不列顛航運業界，對於核動力之應用萌發推展意願的另一新立標竿。向來專注於開發海上先進核能技術、名為「Core-Power」（字意為核心動力）的「英國海洋工程公司」（註9）之創始人兼執行長博伊（Mikal Boe）便指明，英國之制定核動力船舶法規，正是觀察海上核能應用狀況的一個重要里程碑，其在法規層面上率先構建核動力商船的發展指導框架，不啻可為各國創發出核動力商船的浩遠發展前景。
該法規是參照《國際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea，取後5字縮寫為「SOLAS」，係由「國際海事組織」所制頒的海事安全公約之一）、第7章所編纂《核規則》（Nuclear Code）的建造規範和營運準則，再納入英國法律的內涵與精神，以制定成的技術性措施，既可就核動力商船的使用建立穩固的架構，而且一旦出現意外得有適當的程序以展開救援，其「海事與海岸警衛署」（Maritime and Coastguard Agency，MCA），即曾挺身邀集驗船部門（亦稱船級社）、研究機構、航運組織和海運業者，就法規所載各類調查和檢查制度力行協調，使得爾後各界就核動力商船之協助支援工作可愈緊密無間，如此當有助於化解國民對核動力船舶之畏懼，並消弭久來的敬遠之心。
在所有確具發展意願或重啟核動力船舶的國家當中，最受關注者自然是非美國莫屬了。2019年，美國能源部（Department of Energy，DOE）宣布在《核能創新能力法案》（Nuclear Energy Innovation Capability Act，亦稱NEICA法案）架構下成立一個由愛達荷國家實驗室領導的國家「核反應爐創新中心」（Nuclear Reactor Innovation Center，NRIC），俾可為屬於民間企業的反應爐技術開發商，提供獲得使用DOE國家實驗室的戰略基礎實驗設施，以促成反應爐技術的推廣和商業化進程，熔鹽反應爐的理念乃是引起廣泛關注的技術之一。與此同步進行者，美國政府已著手研發新世代的核動力商船，使其實用性得遠勝於1960年代的薩凡納號，DOE不但與「美國驗船協會」（American Bureau of Shipping，縮寫為ABS、亦稱美國船級社，是一家總部設於美國德州休士頓市的非營利社團法人驗船機構），簽訂有金額為80萬美元的合約，以期深入研究將核動力應用於商業航運中的可能性，還支持當時刻正於德州大學進行的熔鹽反應爐之研究。
2020年，微軟創始人比爾·蓋茨所創辦的一家核動力公司「泰拉能源」（Terrapower，「terra」之拉丁語原意為大地，在羅馬神話故事中Terra則是大地女神）又與美國「南方電力公司」（Southern Company）合資成立一家新公司，並涉足美國開發熔鹽反應爐的核能技術。美國驗船協會內主管全球工程和技術之高級副總裁雷恩（Patrick Ryan）表示，化解航運業排碳挑戰的潛在方案之一，乃是以核能技術來取代石化燃料動力系統，這項技術具有相當大的潛力，關鍵在於業界能以安全為重點來評估此方面的技能。
航運界對核動力商船未來的展望
近10、20年內，全球性的溫室效應持續惡化，氣候暖化現象連帶的導致極端高溫、冰川消融、森林火災以及海平面上漲，以及小島國有遭淹沒之虞（尤以南太平洋的諸多島國如諾魯、東加和吐瓦魯……更為嚴重）等空前未見的重大災害。而造成溫室效應的首要原因，又是由於人類在大氣中排放過多的碳成分所致，因此欲期有效減緩或遏止溫室效應之惡況，係以減少燃燒石化燃料俾降減對地球環境的排碳為當務之急。
近年來，伴隨核能技術的蓬勃發展，新世代核反應爐亦不斷的推陳出新，以致迄2023年7月已有號稱第4代的核反應爐－－「小型模組化反應爐」（Small Modular Reactor，SMR，媒體常逕稱之為小型核電廠或迷你核電廠）之問世，開發業界宣稱兼若配置儲能設施，必可獲有良好的發電效益。該構想曾於同年內由國內之著名企業家，力言可施行於高雄某處石化停產區，但是斯一構想並未獲得高雄市民的認同。姑暫莫論SMR的真正效用如何，此事容可顯見國內民眾對於應用核能仍有相當戒慎警惕之心，而舉世航運界倘欲推廣建造使用核動力商船，必應審慎研發、確認安全可行，方可化解大眾的疑慮。
海運事業發達強盛的國家，現則已戮力紛就船舶可多元應用的動力展開研究，促成不須使用石化燃料或可改用低碳天然氣，乃至有以甲醇、鋰電池以及氫燃料電池為動力來源之「綠色環保船舶」的問世。當然，在眾多航運業的專家們傾力於探尋減少排碳的多項選擇途徑時，早即留意到可將核動力應用於商船領域，並就此掀起廣泛的探索。核動力商船之重獲重視，正是在此等時代背景下應運而起的，但仍需和各種產生動力的模式相互比較經濟效益與安全性，同時亟思迎頭趕上，方有機會脫穎而出。
2023年7月中旬，以法國為首的歐盟擁核派團體已向歐盟執委會提交正式文件，請求歐盟在對抗氣候變遷的各種努力中，應將已被視為綠能的核動力納入為再生能源，各歐盟成員國政府並應以公帑補助核能發電，以實現能源供給儘可能減碳和達成2050年淨零碳排放的目標。擁核團體並舉例說明，不少歐洲國家如西歐的荷蘭與東歐的羅馬尼亞，皆亟力尋求擴大核能應用，中歐的波蘭則已規劃在境內建設第一座核電廠。在該份由擁核團體提交的文件中，亦提請歐盟執委會更新全部歐盟投資基金的運用範圍，好讓核電符合投資歐盟基金（Invest EU）、創新基金、現代化基金、公正轉型基金等基金之貸款資格，而且舉凡「歐洲投資銀行」及「歐洲復興開發銀行」等金融機構的貸款方案，亦不應歧視或排除核設施之借貸投資。
在舉世力求節能減碳的大環境下，海運界必然未可置身事外，近乎可完全免除排碳的核動力商船，現已是世界各海運航貿強盛國家所納進研發的重點領域。雖然，在20世紀後葉核動力船舶曾經被推出應世過一段時日，不過基於當時的核能科技與舉世億眾對其抱持敬而遠之的態度。因此長期以來，除了有軍港可供駛入停靠的核動力軍艦，得由擁有國就敵對國展現嚇阻作用，以及被定位為工作船的前蘇聯核動力破冰船，曾發揮符於預期的成效之外，其他所曾問世的少數核動力商船，大都被認定是屬幾近展示、表演成分居多之性質（註10）。現今，若欲展現其別開生面的功效，在核反應爐的設計安置及運作處理上，勢必更應注重安全，航運業者亦應擁有專業的核安管理暨檢驗技能，莫令核災害有任何發生的機會。
緣隨科技的創進與突破，包括熔鹽燃料反應爐於內的多種船用爐體咸已快速發展，當前確已見有安全性高、經濟性佳，以及核廢料量少且放射性頗低……的先進型式核反爐型陸續問世。而採取核融合技術的反應爐則又有較諸核分裂技術，降低潛在風險並更加可行於世的優處，尤可適用於船用核動力推進系統上。鑒於核反應爐的建置已較過往有長足之進步，且在減小體積、產生動力方面仍可切符需用之情形下，船用核動力推進技術必將愈益熟巧安全。相對的，大眾對此之接受度容或已可逐漸提升，得為核動力商船之發展提供更趨有利的航駛環境。
按照過去美德日等國發展核動力商船，卻虧損收場的營運經過觀之，經濟效益不彰乃是限制核動力商船後續規模化發展的主力因素，特別是整體成本的居高不下，自然未能使其出類拔萃的備受關愛，航運業界寧可採用以石化燃料來產生動力的商船。然而，煞如柳暗花明、時來運轉，隨著時代的演進變遷和科技的昌明勃興，核動力商船的營運成本當可不再高於石化燃料商船；而且，船舶所使用的核反應爐製造成本，亦在核電領域多年技術累積下得以顯著下降，凡此俱可提高核動力商船的競爭力，促使大型、「超巴拿馬型」（post-Panamax，另稱後巴拿馬型）遠洋商船成為裝設核動力推進系統的極佳載體。依荷蘭C-Job公司近期發布的研析資料，核動力商船固然研發成本較高，但是嗣後採用核動力推進系統的船舶當可在15年內收回成本，亦即只要不出現安全上的意外而讓船舶應用夠久，必能讓船運公司獲利。
衡諸以往的長期歲月，核動力商船除了曾因美國急於和前蘇聯核能破冰船互爭苗頭，而曾被美方媒體刻意喧染以外，幾乎只是作為標竿性的試用途徑，並未真正贏得各界的「關愛眼神」。至若美國海軍所用的核動力軍艦（從航空母艦至潛艇）則又是和商船具差別極大的意義，蓋各界既已認可軍艦自身攜備核武巡弋，理當不致再排斥於船艦上裝配核動力推進系統了。於歷經多年的沈潛後，無需頻繁添加燃料、具強大動力又近乎零碳排的核動力商船，能否宛如「醜小鴨變天鵝」而備受航運界青睞，乃至成為日後商船的主流選項，尚只能略帶保守的推判有朝此邁進之趨勢，實際的發展猶待考驗。最足致影響其普遍擴展的關鍵，在於設若此一類別的船舶出現有「核輻逸漏」的突發狀況，則將嚴重阻礙其發展，更易在猛烈之炒作撻伐下成為「眾矢之的」，而難有翻身之期待矣！
無可諱言者，核能的發展應用在台灣現係處於「清淡」狀態，自2010年代的「停核」政策推出後，核能、核工產業即漸趨平止，雖然仍不應因此而使核領域之專業赫然停止，然則受到斂縮的程度則已非同小可，連某著名國立大學原本素負盛譽的「核子工程學系」亦只能變更學系名稱，不少學有專精的核能博、碩士於國內則難再有用武之地。反倒是對岸的中國，刻正積極發展核產業，未來仍將遵循其國務院的決策以擴大推動，中方在開展核動力商船的研究工作上，則是有計畫、力求完善的推展海上核能監管體系，使其實現航運業「脫碳化」（脫碳為中方的慣用語，即台灣的排碳）、建設海洋強國等目標。附帶提起者，按世界各國專家們的見地，中國和美國、俄羅斯同為極重視核能、核武的國家，而北韓則又被公認是「全球最『愛核』之國」了。
綜合以上之敘述，吾人當得明瞭核動力裝置，在溯距現今一甲子之前的早期年代，由於體積過度龐然、投資額巨大、營運成本高，又有安全程度未可令人完全放心等缺失，而被限制其發展，然則在「昔非今比」的對照下，不會排碳而可抑制溫室效應的核動力商船，容將重展風華而可於日後裝載貨物（櫃），安穩的航行於大海之上。再者，就燃燒石化油料的船舶衡度之，石油、天然氣的售價縱然屢有起伏，惟鑒於其終有被採掘耗罄之日，因此就長期趨勢以言售價不免會有迭告攀高的情事，而此乃是裝置核動力設施後營運成本可相對為低的有利之處，得以促成無碳、高效益的核動力裝置，勢將有愈大的良機被裝設於商船上，帶予航運暨相關各界愈為光燦的機運。
（全文終）
附註
7、熔鹽反應爐是第４代核分裂反應爐的一種，其主冷卻劑以至燃料本身都是熔鹽混合物，它可以在高溫下工作時保持低蒸氣壓，又比熔融鈉（molten sodium）冷卻劑的活性為低，並可獲得更高的熱效率，從而降低機械應力，提高安全性。這種第４代反應爐的設計研製，再度引發世人對該一核能技術的探索，並已有科學家啟動其液態燃料釷基熔鹽之實驗反應爐。
核燃料既可以是固體燃料棒，也可以令其溶於主冷卻劑中，而無需製造成棒狀燃料，得簡化反應爐結構、使得燃耗均勻化，並允許用過燃料的重再處理，另在許多設計方案中的核燃料，如四氟化鈾（UF4）是屬熔融的氟化物鹽。熔鹽反應爐之爐芯係用石墨做遲緩劑、即用來減緩反應速度，熔鹽流體則在其中達到臨界狀態。許多現代設計方案，係採用陶瓷燃料在石墨基質中均勻分布，熔鹽則提供低壓、高溫形式的冷卻用途。
8、DNV全稱為Det Norske Veritas，成立於1864年，總部位在挪威首都奧斯陸，為一個以海事為主的專業、獨立自主非營利機構，在「保護生命、財產與環境」的宗旨下，致力於保持國際性的領先地位。
9、Core-Power公司曾投入一種船用熔鹽反應爐（m-MSR）類型的「核電池元件」之開發，得為世界上最大的船舶提供動力，並為中、小型船舶生產綠色合成燃料。熔鹽反應爐可以成為開啟嶄新核能時代的技術，使廉價而安全的新能源成為各種機組的主要驅動力。熔鹽反應爐並具有比燃燒石油和天然氣之動力機組更佳的應用潛力，得為航運業提供可持續的無碳潔淨能源，使其可在不排碳的情況下，裨益於人類未來的發展。
10、2023年4月，為中國當局建造軍艦的江南造船廠，竟出乎各界意之外的發表核動力航母構造圖，並公開招標軍艦用之核動力裝置。不乏軍事分析人士認為，此係中方權責部門刻意對外釋出建造核動力航母的訊息，等同於宣示將以核動力航母遏阻美軍縱橫台海、南海的軍事策略。而在此之前，中國亦已投入核動力挖泥船、破冰船（破冰船是用之於北極，乃因中國認於北極海是其「勢力可及」的公海，專家又認為其建造破冰船應是效法前蘇聯之作為）及「核動力綜合保障船」（「保障船」為中方用語，為補給船之意，尤指對於航空母艦執行補給任務的核動力補給船）之建造和航行。
參考文獻和資料
- 技經觀察：核動力商船的發展之路。
- 國際船舶網：核動力商船重出江湖，大型遠洋船舶是最佳選擇。
- 台灣港務股份有限公司：世界第一艘核子動力商船美國「薩凡納號」進基隆港。
- https://www.legislation.gov.uk/uksi/2022/1169/made: The Merchant Shipping (Nuclear Ships) Regulations 2022，Part 1~5。
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