海運業界の原子力への移行と配送の高速化

貨物船、特にコンテナ船による物品の輸送は今日の経済の根幹であり、ばら積み貨物以外の貨物の約 90% がコンテナ船で輸送されています。 これに加えて、多数の石油タンカーと LNG 船が存在します。 残念なことに、ディーゼル エンジンの使用により、窒素酸化物の 18 ～ 30% と硫黄酸化物の 9% に加えて、世界の CO2 排出量の約 3.5% を排出しています。

低硫黄ディーゼル (ULSD) への切り替えと速度制限の使用により、これらの汚染物質の一部は減少しましたが、海運業界はパリ協定の義務を果たすために脱炭素化の必要性に直面していると考えています。 これは本質的に、ディーゼルエンジンから、燃料コストが同等かそれ以上で、汚染物質をまったくまたはほとんど発生させず、物流に悪影響を及ぼさない代替エンジンに切り替える方法を見つけることを意味します。

競争が激しく熾烈を極める業界として、このことが海運会社を壁に突きつけているようだ。 しかし、たまたま、既存の貨物船に後付けできる実証済みの技術がすでに存在しています。

ほとんどの貨物は傷みやすいタイプではないため、海運業界の投資の主な動機は、1 隻の船でより多くの貨物を運ぶことでした。 20 世紀初頭まで続いた帆走貨物船 (鉄船帆船) の最後の数十年間、主に運航コストが安いという理由で、当時の蒸気船となんとか競争できました。 今日まで現存する最大のいわゆるウィンドジャマー (モシュル) は 1903 年にスコットランドで建設されました。

海運業界と鉄道業界の両方において、1960 年代までに蒸気エンジンがディーゼル エンジンに急速に地位を奪われると、ディーゼル エンジンは現代世界の主力となり、トラックから電車、最大のコンテナ船に至るまで、あらゆるものに動力を供給しました。 ほぼ同時に、原子の世界に対する理解が大きく進歩したことにより、昔の蒸気ボイラーの直接の代替として核分裂炉を使用する多くの実験が行われました。

最も有名な初期の原子力貨物船の 1 つは、1959 年に進水した NS サバンナです。しかしながら、この船は旅客と貨物を混合して使用するデモ船として、利益を上げることを意図していませんでした。 ディーゼル エンジンに関する規制がはるかに単純であり、ディーゼル燃料価格が低いことが他の考慮事項よりも優先されるため、海運業界は集合的にこの推進方式を選択することになります。

現時点では、ロシアのセブモルプト コンテナ船 (1986 年進水) が世界で唯一の現役の原子力貨物船です。 現在、ロシアの原子力砕氷船艦隊と並んで、ロシアの南極研究基地への物資輸送に使用されている。

新しいプロジェクト 22220 砕氷船は、Sevmorput の複数年燃料サイクルと同様に、7 年の燃料サイクルを持つ RITM-200 SMR (小型モジュール型原子炉) を備えています。 この環境では燃料補給の考慮事項が不要になるため、貨物輸送量の増加と物流の簡素化が可能になります。

先にほのめかしたように、運送会社はリスクを回避できる場合にはリスクには興味がありません。 排出量をほぼゼロにするという今世紀半ばの期限が迫っているため、変化に投資する意欲はありますが、それだけではありません。 ここで、水素と燃料電池への切り替えに関するこの 2018 年の IEEE Spectrum 記事のような、急進的な提案が非常に難しい提案に直面します。

この記事では、燃料電池、バッテリー、水素貯蔵タンクを満載した改装された貨物船は、理論的には次の港までの 1 回の航行に十分な電力を確保できる可能性があると指摘されています。 これは、貨物船の座礁につながる水素漏れの可能性、すべての港で高圧縮水素を燃料補給する必要性、（厚い壁の）圧縮水素が占める大きなスペースなど、多くのマイナス面を指摘しています。タンク。 また、ターボ電気トランスミッションと互換性のあるシステムではないため、既存の貨物船には大規模な改造が必要になります。

最後の釘は、世界中の港に燃料補給インフラが不足していること、そして現在、事実上すべての水素が化石メタン（「天然ガス」）の水蒸気改質や同様の資源から製造されているという事実である。 基本的に、この移行は多くの未知数、高いリスク、高価な世界規模の投資、そして期待通りにうまくいった場合の利益が不確実なもののうちの 1 つとなるでしょう。

海運業界は主に貨物船に安価なバンカー燃料を使用することを選択してきましたが、1950 年代以降、原子力推進の使用は世界で最も強力な軍隊にとって不可欠な部分になりました。 ディーゼル潜水艦は便利ですが、何日も潜水し続けることはできず、数十年に一度ではなく毎週燃料を補給する必要があります。 同様に、CATOBAR スタイルの航空母艦には、給油の必要性と動力の両方が必要であり、そうしないと、貴重な航空母艦が燃料切れになったときに紛争をかなり厄介なものにする可能性があります。

貨物船の状況に採用され、低濃縮ウラン 235 が 20% 含まれるロシアの RITM SMR で使用されているような海洋原子炉を想定すると (一部の米国の海軍原子炉では 90% 以上)、燃料補給のロジスティクスは 1 つに限定されるでしょう。およそ 7 年に 1 回の給油停止があり、その間に燃料が交換されます。 溶融塩またはペブルベッド反応器を使用すれば、プロセスに費やす時間を短縮して、燃料補給をより柔軟に行うことができます。

原子力推進の使用の他の利点は、燃料の出力密度が非常に高いため、燃料タンクが必要ないことです。 代わりに、蒸気タービンを備えた原子炉は、高さ 13.5 メートル、長さ 26.5 メートルのバルチラ RT-flex96C のようなコンテナ船の建物サイズのディーゼル エンジンを置き換えることができます。 したがって、核改修により、エンジンと燃料が元々のエンジンブロックと同じスペースに結合され、積載量の増加が可能になります。

海軍の原子炉は 1950 年代以来、さまざまな国でさまざまなシナリオで使用されてきたため、リスクと利点の両方がよく知られており、置き換えられるディーゼル エンジンと同じくらい既知の量となっています。

ここ数年、原子力推進の使用により、海運業界内で新たな声が高まっています。 業界関係者が指摘しているように、大きな障害となっているのは、この分野における国際海事機関（IMO）による法律の欠如であり、現時点では主に軍艦の文脈で原子力推進を考慮している。 しかし、海運会社BWグループのアンドレアス・ソーメン・パオ会長が指摘するように、これはすぐに変わる可能性がある。 同氏によれば、原子力推進の利点は明らかであり、最も明白なのは運用コストの低さだという。

燃料補給の繰り返しのコストに対処する代わりに、原子力推進を備えた貨物船は、先行投資後に実質的に無料になります。 汚染物質の排出や燃料コストを考慮する必要がないため、貨物船の速度が向上し、場合によっては速度が 50% 向上する可能性があります。 もっと単純に言えば、中国から米国までのコンテナ船の輸送時間が通常 3 週間かかると仮定すると、速度が 50% 向上すると、その時間が丸 1 週間短縮されます。

経済性はさておき、海運業界は排出量を急速に削減する必要があるという事実に変わりはありません。 リスクを回避する業界として、いかなる変化も段階的かつ綿密に計画する必要があり、革命的な混乱に対してはドロップインソリューションが歓迎される可能性が高い。 ここでは、原子力推進のような確かで実証済みの技術が、まさに必要なものを提供できる可能性があります。 これらの事実は、英国海事船級協会ロイド レジスターが会員からのフィードバックを受けて規則を書き換えた際に認識されました。 ロイズは「多くの人が現在予想しているよりも早く、特定の貿易ルートに原子力船が登場する」と予想していると述べた。

状況次第では、記録的な速さで脱炭素化を実現するだけでなく、輸送ルートを以前よりも迅速かつ信頼性の高いものにする海運業界が現れるかもしれません。 貨物船は天候や現地の交通状況が許す限り自由に移動できるため、今日の輸送が環境に与える影響を気にすることなく、地球の裏側から何らかのウィジェットを注文するのにかかる時間は大幅に短縮される可能性があります。

次に、クルーズ船という別の種類の「輸送」がありますが、これも、特に港で休んでいるときは、決してきれいとは言えません。 クルーズ船がのどかな島々を通過する際に、黒いディーゼル排気ガスを吐き出すことがなくなったら、クルーズに行くことは退廃的な気分が少し和らぐかもしれません。

ディーゼルの時代を締めくくるアトムの時代へ。