掌舵人：美国海岸警卫队如何塑造海上核电的未来
引言。回顾历史，我们可以说，早在1869年出版的《海底两万里》一书中，法国作家儒勒·凡尔纳就提出了关于新型能源的设想，这与H·G·威尔斯在《世界大战》中描写星际飞行时所采用的突破常规的思维方式如出一辙。凡尔纳在书中描绘的“电力”来自海水电池，而他之所以提出这种设想，是因为他曾在1867年的世博会上研究过法国海军新研制的潜艇“潜水员号”（Plongeur）的模型。
在小说中，凡尔纳借“鹦鹉螺号”舰长尼摩之口写道：“有一种强大、顺从、迅捷且毫不费力的力量，可以用于任何用途，并在我的船上占据至高无上的地位。它无所不能。它照亮我，温暖我，它是我机械设备的灵魂。这种力量就是电力。”尼摩舰长补充道：“我的一切都归功于海洋；它产生电力，而电力赋予‘鹦鹉螺号’热量、光线、动力，简而言之，赋予它生命。”在许多方面，核技术在海洋环境中的应用也是如此。
核动力在海上应用的开端颇具意义。1955年8月3日，美国海军指挥官尤金·“丹尼斯”·威尔金森在第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号（SSN-571）的首航中，简单地发出“核动力航行中”的信号。威尔金森这句简洁而有力的信息，标志着核动力正式成为海上能源。几乎在同一时期，苏联海军正在研制十一月级核潜艇，但该级潜艇设计缺陷严重，几乎没有为艇员提供足够的“安全防护”，无法有效避免艇员暴露于大量辐射之中。
本文探讨了核能早期应用于海事领域的应用、经验教训、海岸警卫队如今对船舶核动力的支持和相关法规，以及当前有望利用行业创新成果的海事格局。
海事核能发展史。
军事安全经验教训。 美国和英国海军在海上运行核动力装置已有六十余年，他们从中汲取的最重要经验之一是：安全并非一套程序，而是一种文化。这是一项核心原则。海军核动力项目很早就发现，仅靠技术卓越是不够的；确保反应堆安全的，是一套不断强化保守决策、严格训练和个人责任感的体系。美国海军反应堆项目将“零失败”的理念制度化，即使是微小的异常情况也会被视为需要调查、学习和改进的信号。在美国海军核动力训练体系中，这种理念从一开始就根深蒂固，由海军核动力训练司令部负责管理。该司令部的“使命是培养安全可靠的海军核动力操作人员，为他们后续的原型机训练以及最终在舰队服役做好准备。”
另一个重要经验是集中式权威与操作人员分散式“监督”相结合的价值。美国和英国海军都对设计、维护和运行标准实行严格的自上而下的监督。此外，这种方法还运用了人力资源管理的要素，赋予操作人员在出现任何不确定迹象时，无需任何质疑即可停止运行的权力。这种方法是两国海军核电站运行方式的核心组成部分。
第三个经验教训是海军闭环学习系统的重要性。例如，美国海军的核反应堆项目建立了一套全面的经验教训总结流程，收集数千反应堆运行年的数据。每一起事故，无论多么微小，都会被分析并反馈到培训、设计更新和程序改进中。英国皇家海军也采用了类似的机制，强调透明的报告和跨舰队的知识共享。
最终，两国海军都认识到，人为因素与实际工程技术同等重要。船员选拔、持续资格认证、疲劳管理以及清晰的沟通机制都被视为安全关键要素。同行评审的研究一致表明，像海军核动力项目这样的高可靠性组织之所以能够成功，是因为它们在人员投入方面与技术投入同样重视。这些经验共同造就了无与伦比的安全记录：美英两国海军核动力装置从未发生过反应堆事故，也从未向公众泄漏过放射性物质。
那么核动力破冰船呢？过去，美国海岸警卫队曾对一些母型船设计方案感兴趣，这些方案也通过了初步的替代方案分析筛选，其中包括一艘俄罗斯船型。然而，后续研究得出结论，核动力破冰船并非经济有效的解决方案。时任海岸警卫队司令卡尔·舒尔茨海军上将在2021年水面海军协会全国活动上，在回答有关2019年白宫要求考虑核动力海上巡逻舰的问题时表示：“我们已经放弃了核动力破冰船。海岸警卫队目前既不具备操作这种破冰船的能力，也无法在当前所有需求的压力下发展到这种规模。”（Shelbourne，2021）
据普拉巴特·兰詹·米什拉 (Prabhat Ranjan Mishra) 于 2025 年 4 月在“趣味工程”(Interesting Engineering) 网站上发表的文章称，“随着北方海路贸易的大规模扩张，俄罗斯预计将增加其破冰船队规模。俄罗斯国家原子能公司 (Rosatom) 总经理阿列克谢·利哈乔夫 (Alexei Likhachev) 近期表示，所需的破冰船数量将从 10 或 11 艘增加到 15 至 17 艘。” 利哈乔夫是在第六届国际北极论坛上发表上述言论的。俄罗斯目前拥有 8 艘核动力破冰船。
浮动核电站。人们对浮动核电站日益增长的兴趣反映了美国和国际国防及海上能源战略的更广泛转变。《每日电讯报》报道指出，英国公司Core Power已与美国国防部就一座潜在的300兆瓦浮动核电站展开磋商，该电站计划于2028年部署，旨在为人工智能驱动的军事行动提供可靠的电力保障（Oliver，2026）。这种系统——远大于典型的微型反应堆——将安装在一个系泊的、类似船舶的平台上，能够不间断地供应电力。
图1 - 浮动核电站（FNPP）。来源：Core Power，https://www.corepower.energy/about/what-we-do。与此同时，美国陆军的“JANUS项目”计划在国内九个地点安装小型核反应堆。该项目由第14299号行政命令推动，该命令指示出于国家安全目的部署先进反应堆（美国陆军，2025）。选址标准包括任务能源需求、韧性要求和环境因素。正如助理部长乔丹·吉利斯强调的那样，陆军计划利用其独特的监管权限，部署安全可靠的现场核能发电系统，以增强作战连续性（核能新闻专线，2025）。
这些发展与全球海运系统的趋势相符。Core Power公司与美国船级社（ABS）和Athlos Energy公司合作，正在评估在地中海建设浮动核电站的可行性，此举建立在ABS此前发布的首个此类平台综合分类框架（ABS，2024）的基础上。行业分析人士认为，部署在浮动平台上的小型模块化反应堆（SMR）可以增强能源安全，支持港口电气化，并为工业和数据中心运营提供低碳电力（世界能源新闻，2025）。正如ABS主席克里斯托弗·维尔尼基（Christopher Wiernicki）所指出的，浮动核电系统可能为减少排放、增强海上能源韧性提供一条切实可行的途径（世界能源新闻，2025）。
这些举措共同标志着海上运输系统（MTS）在国家和国际能源战略中的作用方式发生了重大转变。无论是用于国防设施还是民用海上基础设施，浮动核电站的整合都将使海上运输系统成为下一代无碳发电的潜在枢纽，并具有重要的战略、物流和地缘政治意义。
核浮标。海岸警卫队在推进导航技术方面有着悠久的历史，部署了视觉和电子导航辅助设备。早期使用煤气灯，后来发展到电池、太阳能、白炽灯和LED灯等等——这些都代表了导航系统向更高效、更有效方向的渐进发展历程。在此过程中，也尝试过一些有趣的想法。例如，20世纪80年代评估的RDC激光测距灯，旨在为航道标记创造一条“光线”。尽管该方案在实验后被证明是失败的，但它在夜间仍然蔚为壮观：跨海峡渡轮通过调整航向，使光束始终位于头顶上方，从而确保航道安全。
另一项测试的运行概念是“原子浮标”。当时，除民用核反应堆之外，新兴技术之一是小型放射性同位素发电机的研发。这项技术利用放射性元素衰变释放的热能。发电机将燃料的热能转化为电能，为电池充电。这种“原子”发电机具有电源稳定、寿命长、无活动部件、多年免维护等优点，因此对照明导航浮标极具吸引力（Hoppe，2020）。人们认为其投资回报相当可观。不幸的是，技术演示发现放射性衰变造成的功率损失比预期的要大，最终以失败告终，该浮标于 1966 年从柯蒂斯湾被移除。技术细节引人入胜，可以在马丁·马里埃塔公司报告（美国原子能委员会，1962 年）中找到，该报告描述了海岸警卫队 8 x 26E 型灯浮标中 10 瓦锶-90 热电发电机、屏蔽装置和安装方法。
图2. 1962年12月，在马里兰州柯蒂斯湾，电池正在装入原子浮标。来源：美国海军学会照片档案馆
1964年，类似的技术曾在巴尔的摩港进行过短暂的测试，以验证核动力灯塔的概念。加拿大海岸警卫队也在70年代试验过核动力浮标。他们采用了类似的方法作为导航辅助设备，但最终这些设备被废弃。20世纪70年代中期，苏联更多地使用放射性同位素热电发电机为偏远的北方航道沿线的灯塔和导航灯供电，至今仍在应对放射性污染事件的影响。当然，听众应该能够理解，在原子时代初期，我们国家（以及其他国家）是多么渴望尝试各种应用。
美国海岸警卫队海上核政策。
去年11月，美国海岸警卫队总部成立了海事核政策司（MyCG，2025）。海岸警卫队海上运输系统（MTS）的任务包括航道管理与安全、港口和设施安保以及预防和应对。新成立的部门将作为核心机构，负责制定和实施相关政策，以确保核技术安全可靠地融入MTS。该部门支持旨在重振核工业基础、恢复美国海上霸权的行政命令，通过促进创新和确保在海事领域负责任地开发先进核技术来实现这一目标。
以国际海事组织（IMO）为首的国际海事界正积极致力于制定核动力商船使用所需的框架，包括审查和更新过时的《核动力商船安全规则》（A.491 (X|I)）和《国际海上人命安全公约》（SOLAS）第八章。这是新成立的海岸警卫队办公室的重点工作领域之一。他们正与国际海事组织、美国船级社（ABS）等船级社以及其他利益相关方密切合作。
海上核走廊。作为“和平利用原子能”计划的一部分，还有其他海上技术示范项目涉及在诸如“萨凡纳”号（NS SAVANNAH）这样的船舶上安装核反应堆。“萨凡纳”号是第一艘（至今仍令人印象深刻的）核动力商船，于1962年至1972年间投入使用。NS代表“核动力船”（Nuclear Ship）。这艘商用核动力船舶推进的典范之作悬挂美国国旗。在其退役几年后，为了迎接更多核动力商船的到来，研发公司（RDC）资助了一项研究（美国海岸警卫队，1976年），旨在制定工程人员的资质要求。该报告基于功能性任务分析，提出了未来商用核动力船舶人员所需的培训和其他资质要求建议。
美国第一座浮动核电站是由一艘二战时期的自由轮改装而成，名为MH-1A“斯特吉斯”号。美国陆军于1964年对其进行了改装，作为一项旨在打造移动式核电站的实验性项目。
图3. NS Savanna号驶向金门大桥，MH-1A Sturgis号被拖曳。资料来源：维基百科和美国海事管理局（MARAD）。自那时以来，商业海上核动力船舶试验活动寥寥无几。新技术的出现重新引起了人们的关注。此外，新的运行理念也正在被讨论。例如，美英两国于2025年签署的谅解备忘录（MOU，2025）宣布，双方将努力“探索在参与国领土之间建立海上运输走廊的潜在机会”。其运行理念是，将为专门设计的受监管航线创建海上核动力走廊，以促进核动力商用船舶和浮式发电装置的部署。
麻省理工学院的一篇论文探讨了这一问题的影响，以及实施过程中面临的挑战，包括责任归属、监管漏洞和港口基础设施要求（麻省理工学院海事联盟，《港口、基础设施与安全》，2025）。例如，为核动力船舶提供服务的港口需要纳入辐射监测、去污、废物处理和核安全等措施。美国船级社（ABS）已发布了针对浮动核电站和小型模块化反应堆（SMR）的规则。ABS《船舶和近海应用核动力系统要求》 （ABS，2024）旨在为配备船载核动力系统的船舶的设计、建造和检验提供要求，以便进行船级审查和批准。
法规。新成立的海岸警卫队办公室将负责制定政策、指导方针并推动法规改革，以促进浮动核电站和商用核动力船舶的安全可靠运行。这包括与国际海事组织（IMO）合作，更新《核动力商船安全规则》（A.491（XII））和《国际海上人命安全公约》（SOLAS）第八章。海岸警卫队需要与包括美国核管理委员会（NRC）、能源部（DOE）、华盛顿部（DoW）、国务院和其他利益相关机构在内的合作伙伴密切合作，以明确与海上核项目监管相关的权限和责任。
把握海上核能新机遇
新海事格局。核技术的应用比大多数人想象的更为普遍。例如，核技术在航天领域对推进系统和船舶/卫星电力供应都至关重要。在原子浮标实验中提到的热电发电机技术原理，同样为卫星和深空探测器提供了宝贵的动力。海岸警卫队不仅是航天产品的消费者，而且已经为航天活动提供支持。例如，海岸警卫队为海上/沿海发射提供发射和再入安全保障。无论是海上、水下还是水面，对可疑飞行器（无论是浮动核电站还是海上航天发射场）的探测、跟踪和拦截都构成重大的行动挑战。对沉没的核动力船舶、驳船或核动力卫星进行响应和打捞，以防止辐射泄漏，也是未来行动中面临的挑战。
包括小型模块化反应堆（即微型反应堆）在内的新技术的出现和发展趋势，正吸引着众多新的应用理念。这些体积更小、结构更简单的电厂采用最先进的技术，承诺实现故障安全设计、减少后勤保障，并具备持久耐用、零排放技术的所有优势，这将为微型技术系统（MTS）开辟新的应用领域。
图 4 展示了当前和未来海上核能格局的融合。海岸警卫队的法规和海上交通安全体系 (MTS) 的保护与此有着明显的关联，其中包括对未来核能航行走廊的监督和管理、对海上核能功能和活动的禁区保护、为偏远地区提供核电支持、事故响应以及港口安全运营。
图 4. 海上核能与海岸警卫队关系的概念图。
准备工作正在进行中。研发中心 (RDC) 和海事核政策司正在合作举办一次联合的国防部实验室指挥官同步研讨会，旨在汇聚来自陆军、海军和空军实验室的科学家和工程师，充分利用他们的专业知识。这些联合前瞻性研讨会（今年三月，实验室指挥官们举办了一次关于替代/可靠定位、导航和授时 (PNT) 的研讨会）围绕三个问题展开。以下是三个可能的问题：
研究问题 1 - 我们如何构建统一的风险框架，以确保我国战略海港在部署先进核反应堆的同时，其安全性和运行韧性？我国战略海港是投射美国战争部联合部队力量的关键节点，不可或缺，是陆军部队投送、海军母港部署和空军战略空运的重要后勤枢纽。在这些环境中引入先进核反应堆，会带来复杂的多领域风险。目前，各利益相关方对这一风险的评估各有侧重。本问题旨在明确构建统一风险框架的流程，其中美国海岸警卫队作为关键联邦合作伙伴，将行使其对海上运输系统（MTS）安全保障的全面管辖权，与战争部及其他监管机构携手合作，确保这些至关重要的国家安全资产得到保护并保持不间断运行。
研究问题二：美国战争部（DoW）将如何与美国海岸警卫队（USCG）和国家实验室合作，为目前缺乏核应急能力的港口制定应对新型核技术的应急预案？该问题旨在探讨战争部如何利用国家实验室的专业知识和美国海岸警卫队的行动权限，共同制定新的应急预案、培训方案和资源战略，从而确保在这些新型技术部署之前，具备强大且协调一致的应急响应能力。
研究问题 3 -可以利用外部组织现有的哪些研究计划、项目或正在进行的项目进行合作？哪些类型的谅解备忘录 (MOU) 或合作协议可以促进这些合作？
此外，研发中心（RDC）及其新上级机构——未来发展与整合局（FD&I）计划对海上核领域作为未来作战概念进行研究。如果由FD&I开展这项工作，将涉及一项前瞻性评估，通常包括对未来20年内可能出现的作战概念进行展望，该概念基于对海上核领域在物理、技术、安全、经济、地缘战略和监管环境等方面的影响的若干假设。评估还将探讨未来的挑战、理想的最终状态，并识别关键的作战问题以及缓解预期问题所需的能力。这一过程将形成一份海上核领域作战概念，其中将描述未来的挑战和潜在的解决方案，以供实验和领导层验证，从而支持未来的部队设计、需求或采购。
海事核能格局很可能发生变化，不仅会影响海事运输系统（MTS）未来的运作方式，还会影响海岸警卫队为确保众多现有和新兴应用的安全保障而采取的行动。毫无疑问，技术将在应对未来挑战中发挥重要作用，海岸警卫队研发中心（RDC）将继续与其研究伙伴合作，为海岸警卫队的应用开发这些机遇。
参考
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Guimarães, LLS (2014). 海军反应堆安全保障。《国际核安全与安保杂志》。https ://www.academia.edu/6096812/Naval_Reactors_Safety_Assurance
Hoppe, J. (2020). 原子浮标实验。美国海军学会。 《海军史》，第34卷，第4期。）
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核能新闻专线。(2025)。陆军的“雅努斯计划”旨在提升先进核反应堆的性能。
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谢尔伯恩，M. (2021)。舒尔茨：核动力破冰船并非海岸警卫队的选项。美国海军学会新闻。https://news.usni.org/2021/01/13/schultz-nuclear-icebreakers-are-not-an-option-for-coast-guard
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Senemmar, S., Jacob, RA, Badakhshan, S., Rad, AM, Dowling, M., Mukhi, S., Chow, J., Emblemsvåg, J., & Zhang, J. (2024). 探索未来：探索海事领域的小型模块化反应堆。IEEE电气化杂志，12(4)，30–42。https ://doi.org/10.1109/MELE.2024.3473190
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Mishra, PR (2025). 俄罗斯计划建造更多120兆瓦核动力破冰船，以主导冰封的北方海道，《有趣工程》。https ://interestingengineering.com/transportation/russia-to-increase-icebreaker-fleet
作者简介：伯特·马塞斯克先生是美国海岸警卫队研究与发展中心执行主任，迪伦佐博士是美国海岸警卫队研究与发展中心合作主任。迪伦佐博士同时任教于美国军事大学和国立大学。两位作者都是《海洋新闻》的撰稿人。
