What does 'going critical' mean for nuclear propulsion in shipping?

In nuclear propulsion, 'going critical' means the ship’s reactor has reached a stable, self‑sustaining chain reaction where each fission event causes, on average, one more; power can then be controlled up or down by reactor operators. For a nuclear‑powered ship this is the moment the reactor transitions from being a cold, non‑operational system to a live power source capable of supplying heat for steam turbines and propulsion, though it is initially brought only to very low power for testing.

How close is the shipping industry to using nuclear power on commercial vessels?

Outside the military and a handful of icebreakers, nuclear propulsion in commercial shipping is still at the concept and early feasibility‑study stage rather than widespread deployment. Several classification societies, reactor vendors and shipyards are working on designs and frameworks for the 2030s, but there are currently no large ocean‑going nuclear cargo ships in regular commercial service and most experts expect at least a decade of development and demonstration before anything like mainstream adoption.

What safety and regulatory challenges face nuclear-powered ships?

Key challenges include proving that marine reactors are passively safe under all normal and accident conditions, and updating international maritime rules (for example under the IMO) that were written with conventional fuels in mind. On top of that, countries must agree on licensing, liability, port‑access rules and emergency‑response arrangements for ships that might visit many jurisdictions, and operators must convince regulators, insurers, crews and the public that nuclear ships can be run safely over decades.

Are there any real-world pilots or prototypes of nuclear-powered ships?

A small number of civilian nuclear‑powered ships have existed historically, including the US NS Savannah, Germany’s Otto Hahn, Japan’s Mutsu and several Russian nuclear icebreakers, but they remained niche due to cost, regulation and politics. Today there are no mainstream nuclear container or bulk carriers in service, yet multiple pilot concepts and design studies are underway, and at least one large nuclear‑powered container‑ship concept and various floating‑reactor or nuclear‑support‑vessel ideas are being actively explored as precursors to future pilots.

Could small modular reactors power future cargo ships?

Small modular reactors (SMRs) are widely viewed as promising candidates for powering future cargo ships because they offer lower power output, compact footprints and designs that emphasize inherent and passive safety. If technical development stays on track and regulators create clear licensing pathways, SMR‑based marine reactors could supply long‑duration, zero‑carbon power for large container, tanker and bulk fleets, but that will still depend on proving costs, safety and public acceptance in real‑world deployments.

На пороге критичности: ядерная энергетика для судов

Technology By Mattias Risberg Фев 19, 2026 10:17

Миллиардные исследовательские проекты и отраслевые консорциумы переводят технологию ядерных силовых установок для торгового и офшорного флота из стадии концепции в прототип. Однако вопросы регулирования, поставок топлива и доступа в порты остаются открытыми. В статье рассматриваются технологии, пилотные проекты и политические шаги, формирующие график внедрения к 2030-м годам.

«Выход на критику»: судоходство на шаг ближе к ядерной реальности

«Выход на критику»: на этой неделе судоходство стало на шаг ближе к ядерной реальности, так как работа над технико-экономическим обоснованием норвежского проекта NuProShip II и ряд демонстраций малых реакторов в других странах превратили давнюю идею в краткосрочную инженерную программу. Фраза «going critical» (выход на критику) имеет здесь двойное значение: в физике реакторов она обозначает момент, когда активная зона достигает самоподдерживающейся цепной реакции деления, а на профессиональном жаргоне она теперь отражает переход от лабораторных разработок и концептуальных документов к проектам, планирующим создание прототипов, финансирование и обучение экипажей. Последние отчеты по проектам, правительственные гранты и частные письма о намерениях свидетельствуют о том, что морской сектор больше не рассматривает атомную энергию лишь как фантазию о декарбонизации; команды тестируют конкретные типы реакторов, циклы преобразования и системы буферизации энергии, чтобы проекты могли быть лицензированы, построены и спущены на воду в ближайшие десятилетия.

«Выход на критику»: судоходство нацелено на суда DP и офшорные работы

Исследование NuProShip II отошло от использования водо-водяных реакторов военного типа в пользу малых модульных реакторов (SMR) четвертого поколения (Generation IV) и протестировало такие комбинации, как активные зоны с гелиевым охлаждением, использующие микросферическое топливо TRISO, в сочетании с энергетическими циклами на сверхкритическом CO2 (sCO2). Результатом, по словам инженеров, является компактный высокотемпературный источник тепла, который может питать небольшую установку преобразования энергии заводской сборки. Поскольку реактор работает в стабильном режиме, а не быстро меняет мощность, концепция предусматривает использование теплового аккумулятора — теплового буфера — для поглощения базового тепла и обеспечения резких скачков энергии для двигателей по требованию. Такая конструкция позволяет судну соответствовать требованиям к резервированию DP2/DP3 и мгновенному отклику, сохраняя при этом системы управления реактором стабильными и простыми.

Инженерный выбор: гелиевые активные зоны, топливо TRISO, sCO2 и тепловые аккумуляторы

Технические решения в NuProShip II и аналогичных исследованиях являются преднамеренными и опираются на опыт эксплуатации как военно-морских реакторов, так и нового гражданского сектора SMR. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы с гелиевым теплоносителем позволяют работать при более низком давлении и обеспечивают более высокий тепловой КПД по сравнению с водо-водяными реакторами. Топливо TRISO — частицы с керамическим покрытием, удерживающие продукты деления — предпочтительно из-за его устойчивости в аварийных сценариях и свойств пассивной локализации. Циклы на сверхкритическом CO2 преобразуют тепло в работу в гораздо более компактном исполнении, чем паровые турбины, что сокращает объем подпалубного пространства для оборудования и жилых помещений на торговом судне.

Насколько близка отрасль? Пилотные проекты, прототипы и национальные программы SMR

Сегодня отрасль находится скорее в фазе демонстрации и ранней проверки концепций, чем массового развертывания. Проект NuProShip II подготовил концептуальные проекты и технологические дорожные карты и передаст задачи по индустриализации SFI SAINT (Sustainable Applied and Industrialised Nuclear Technology) — восьмилетнему центру, поддерживаемому государственным финансированием в размере 96 млн норвежских крон (NOK) и обязательствами промышленности на сумму 200 млн норвежских крон на период с 2026 по 2034 год. Это финансирование предназначено для перевода технических концепций в стадию создания прототипов оборудования, формирования цепочки поставок и обучения экипажей. Если сроки будут соблюдены, сторонники идеи предвидят закладку киля первого морского строительного судна с ядерной силовой установкой в 2030-х годах.

За пределами судоходства существуют активные наземные и военные пилотные проекты, которые имеют значение для морских графиков. Перспективные проекты SMR в США — Natrium от TerraPower, Hermes от Kairos Power и другие разработки микрореакторов, такие как Project Pele — проходят стадии демонстрации или лицензирования. Эти проекты подчеркивают две реалии: регуляторам и национальным лабораториям приходится адаптироваться к новым видам топлива (включая высокопробный низкообогащенный уран, HALEU), а мощности цепочек поставок и обогащения должны быть масштабированы для международного распространения гражданских SMR и их морских вариантов.

Регуляторные, портовые и страховые проблемы остаются серьезными

Технологии — это лишь одна сторона проблемы. Существующая международная нормативная база для гражданских судов с ядерными установками восходит к кодексу 1981 года, который предшествовал появлению SMR с пассивной безопасностью, топлива TRISO и современных концепций локализации. Этот кодекс не подходит для предлагаемых сейчас концепций газоохлаждаемых реакторов Gen-IV заводской сборки. Чтобы работать на коммерческой основе, атомные торговые суда должны преодолеть комплекс взаимосвязанных препятствий: признание на уровне международных договоров для заходов в порты, гармонизированные правила классификационных обществ (DNV и другие уже участвуют в подтверждении проектов), планирование действий в чрезвычайных ситуациях в портах, режимы ответственности и страхования, выходящие за рамки обычного страхования P&I, а также признание со стороны местных сообществ и властей в местах инспекции или обслуживания судов.

Практические вопросы включают в себя: какой орган лицензирует судовой реактор — национальный ядерный регулятор, государство флага или гибридный режим, привязанный к стандартам IMO; как определяются зоны аварийного планирования для судов, которые могут проходить через множество юрисдикций; и как осуществляется обращение с отработавшим топливом и радиоактивными отходами после вывода судна из эксплуатации. Все это требует новых международных переговоров. Без согласованных стандартов и признания со стороны каждого отдельного порта использование атомного торгового судна может быть ограничено в географии заходов, что является неприемлемым коммерческим риском для судовладельцев.

Основы безопасности: что означает «выход на критику» и как реакторы становятся безопасными в море

В физике реакторов «выход на критику» означает, что активная зона достигла коэффициента размножения нейтронов, равного единице (каждое деление производит в среднем один нейтрон, вызывающий другое деление), и цепная реакция становится самоподдерживающейся. Для конструкторов судов и регуляторов инженерная задача состоит не в том, чтобы избежать критичности — именно так реактор производит тепло, — а в том, чтобы спроектировать пассивные и активные системы, которые сделают поведение активной зоны предсказуемым, управляемым и безопасным при всех вероятных сценариях.

Современные концепции SMR делают упор на пассивную безопасность: физические принципы и материалы, которые естественным образом останавливают реакцию или рассеивают тепло при потере теплоносителя, в сочетании с формами топлива, такими как TRISO, предназначенными для удержания радиоактивности даже в экстремальных условиях. Судовые проекты дополняются военно-морским наследием (компактная защита, разделение на отсеки, надежная герметизация) и морской практикой резервирования. Тем не менее, компромиссы в области безопасности должны рассматриваться наряду с рисками физической защиты и нераспространения, особенно там, где типы топлива или переработка могут изменить потоки отходов.

Почему это важно: выбросы, автономность и коммерческие возможности

На долю судоходства приходится значительная часть мировых выбросов CO2 и других загрязняющих веществ. Для офшорных операций, где важны логистика бункеровки и автономность, ядерная силовая установка обещает отсутствие эксплуатационных выбросов и фактически неограниченный запас хода между заправками топливом — это убедительное ценностное предложение для операторов, которые сейчас эксплуатируют флоты дизель-генераторов и несут большие запасы тяжелого топлива. Для более широкого торгового флота картина неоднозначна: атомная энергия может вытеснить ископаемое топливо в нишевых классах (суда обеспечения офшорных платформ, ледоколы, паромы, возможно, некоторые контейнеровозы или суда типа ro-ro), в то время как другие виды топлива — аммиак, водород, метанол — могут доминировать в сегментах с меньшим запасом хода или меньшей мощностью.

С коммерческой точки зрения рынок энергоустановок заводской сборки и морских ядерных систем может создать новые промышленные цепочки и квалифицированные кадры морских атомщиков, но только в том случае, если разработчики, страховщики и портовые государства смогут договориться о безопасных, воспроизводимых стандартах, а инвесторы увидят путь к окупаемым проектам, а не разовым прототипам.

Что дальше и реалистичные сроки

Ожидается, что активность ускорится в конце 2020-х и в 2030-х годах. NuProShip II перейдет к стадии индустриализации в SFI SAINT в 2026 году, национальные демонстрационные проекты SMR продолжат работу по лицензированию и поставкам топлива, а если будут построены первые прототипы, они будут классифицированы и проинспектированы в соответствии с обновленными правилами, которые отрасли и регуляторам необходимо будет согласовывать параллельно. По консервативным оценкам, первое океанское атомное торговое или морское строительное судно появится в 2030-х годах — не потому, что физика процесса является новой, а потому, что сначала должны быть решены вопросы доступа в порты, правовые рамки, логистика топлива и общественное согласие.

Источники

The Information Technology and Innovation Foundation (отчет ITIF по малым модульным реакторам)
Norwegian University of Science and Technology (NTNU) / материалы проекта NuProShip II и объявления о финансировании SFI SAINT
International Atomic Energy Agency (IAEA), нормативные документы и руководства по SMR
Idaho National Laboratory (INL) и Министерство энергетики США, технические и демонстрационные программы

Mattias Risberg

Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

Readers Questions Answered

Что означает «выход на критический уровень» для атомных двигателей в судоходстве?

В атомной энергетике «выход на критический уровень» означает, что реактор судна достиг стабильной, самоподдерживающейся цепной реакции, при которой каждый акт деления вызывает в среднем еще один; после этого операторы реактора могут регулировать мощность. Для атомного судна это момент перехода реактора из холодного, нерабочего состояния в активный источник энергии, способный вырабатывать тепло для паровых турбин и движения, хотя изначально он выводится лишь на очень низкую мощность для испытаний.

Насколько близка судоходная отрасль к использованию атомной энергии на коммерческих судах?

Если не считать военные корабли и несколько ледоколов, использование атомных двигателей в коммерческом судоходстве все еще находится на стадии концепции и предварительных технико-экономических обоснований, а не широкого внедрения. Несколько классификационных обществ, поставщиков реакторов и верфей работают над проектами и нормативной базой для 2030-х годов, но в настоящее время в регулярной коммерческой эксплуатации нет крупных океанских атомных грузовых судов, и большинство экспертов ожидают как минимум десятилетие разработок и демонстраций, прежде чем начнется массовое внедрение.

С какими проблемами безопасности и нормативно-правового регулирования сталкиваются атомные суда?

Ключевые проблемы включают доказательство того, что судовые реакторы пассивно безопасны при любых нормальных и аварийных условиях, а также обновление международных морских правил (например, в рамках ИМО), которые были написаны с учетом обычного топлива. Кроме того, страны должны договориться о лицензировании, ответственности, правилах захода в порты и мерах по реагированию на чрезвычайные ситуации для судов, которые могут посещать множество юрисдикций, а операторы должны убедить регуляторов, страховщиков, экипажи и общественность в том, что атомные суда могут безопасно эксплуатироваться в течение десятилетий.

Существуют ли реальные пилотные проекты или прототипы атомных судов?

В истории существовало небольшое количество гражданских атомных судов, включая американское NS Savannah, немецкое Otto Hahn, японское Mutsu и несколько российских атомных ледоколов, но они остались нишевыми из-за стоимости, нормативных требований и политики. Сегодня в эксплуатации нет массовых атомных контейнеровозов или балкеров, однако ведется работа над многочисленными пилотными концепциями и проектными исследованиями, и по крайней мере одна концепция крупного атомного контейнеровоза, а также различные идеи плавучих реакторов или атомных судов обеспечения активно изучаются как предвестники будущих пилотных проектов.

Могут ли малые модульные реакторы приводить в движение будущие грузовые суда?

Малые модульные реакторы (ММР) широко рассматриваются как перспективные кандидаты для энергоснабжения будущих грузовых судов, поскольку они обладают меньшей выходной мощностью, компактными размерами и конструкцией, в которой упор делается на внутреннюю и пассивную безопасность. Если техническое развитие будет идти по графику, а регуляторы создадут четкие пути лицензирования, судовые реакторы на базе ММР смогут обеспечить долгосрочную безуглеродную энергию для крупных контейнерных, танкерных и балкерных флотов, но это все равно будет зависеть от подтверждения стоимости, безопасности и общественного признания в условиях реальной эксплуатации.

Have a question about this article?

Questions are reviewed before publishing. We'll answer the best ones!

Comments

No comments yet. Be the first!