供暖用核能? 我国已掌握可工程化应用的低温核供热技术

游泳池反应堆模型。 经济日报记者 齐 慧摄 

　　核能作为一种安全、清洁的能源，正在区域供热中逐步走进人们视野。11月28日，中国核工业集团公司正式发布自主研发可用来实现区域供热的“燕龙”泳池式低温供热堆——让核能供热成为冬季供暖新选择。

　　治理雾霾新路径

　　核能供热对于城市发展和环境保护意义重大

　　习近平总书记特别关心广大群众的供暖工作，2016年12月21日，他曾在中央财经领导小组第十四次会议上作出“推进北方地区冬季清洁取暖”重要指示，指出要以清洁化为目标，宜气则气，宜电则电。十九大报告也将“美丽”作为社会主义现代化强国建设的重要目标，表明了建设美丽中国的决心和魄力。

　　“随着城镇化进展，供热面积每年以5%至10%的速度递增，很多地方都面临热源紧缺的问题。与此同时，我国北方地区供热热源主要来自化石能源，这是造成当地雾霾非常重要的原因之一。因此，利用核能供热来解决热源紧缺、实现清洁供热对于城市发展、环境保护有着非常重要的意义。”中国工程院院士江亿指出。

　　据统计，我国北方采暖范围占国土面积的60%以上，采暖人口达7亿以上。统计局数据显示，2000年至2013年，中国城市集中供热面积逐年增长，2000年为11.10亿平方米，2013年增长至57.17亿平方米；随着中国农村城镇化发展，预计到2020年将达到129亿平方米。

　　目前，我国集中供暖的热源仍以热电联产和区域锅炉房为主，所使用的燃料仍然以煤炭为主，燃煤排放物是导致北方地区冬季雾霾的主要原因。“总体来看，北方取暖用能结构单一、效率不高。北方燃煤取暖面积占取暖总面积的83%，天然气、电、地热能等清洁能源取暖仅占17%；城镇地区仅有一半采取集中式供暖，广大农村等地基本采用散烧煤。其中，散烧煤年消耗约2亿吨标煤，占取暖用煤总量的一半，用能效率低，排放压力大。”国家能源局副局长刘宝华说，相对于化石能源供热，核能低碳供热为解决北方冬季供暖污染问题提供了契机。

　　那么，核能供热的社会效益究竟有多显著？中国电力发展促进会核能分会副会长兼秘书长田力给出了这样一组数据：相对于化石能源，核能供热低碳、清洁，环保效益明显。一座400MW热功率的核能供热站可以满足约1500万平方米的冬季集中供暖需求，每年大约可替代32万吨燃煤或16000万立方米燃气，比燃煤减排烟尘3200吨、二氧化碳32万吨、氮氧化物2000吨、灰渣10万吨；比天然气减排二氧化碳26万吨、氮氧化物1000吨；并且，大家最为关心的放射性物质排放仅为燃煤的2%左右。

泳池式低温供热堆总监控室。 经济日报记者 齐 慧摄 

　　技术储备已成熟

　　我国已掌握能够工程化应用的低温供热技术

　　核能供热不是一个新概念，其发展历史可追溯至上世纪60年代至70年代。放眼全球，使用核能供热并非新鲜事。国际上关于核能供热领域的研究与应用开展较早，国外大型反应堆用于城市区域供暖在技术层面已经非常成熟。

　　核能供热主要有两种方式：第一种是核电站在发电的同时采用抽气供热，称为核热电站。核热电站反应堆工作参数高，必须按照核电站选址相关法规标准要求建在远离居民区的地点，从而在一定程度上导致发展受限。第二种是建设专用的小型低温供热堆，仅提供低压蒸汽和热水，称为低温核供热站。该类型反应堆工作参数低、安全性好，可以紧临城市建设。

　　至今，核热电站技术应用已具有一定规模，全球有57座反应堆在发电同时产生热水或蒸汽用于区域供热。其中，用于供热的反应堆堆型包括压水堆、重水堆、石墨水冷堆、快堆。主要分布于寒冷的东欧。对于专用低温核供热站，加拿大、德国及法国等均开展了卓有成效的研究和开发。如今，专用低温核供热站技术已进入工程使用阶段。

　　我国从1981年提出低温核供热堆研究倡议开始，经过30多年研究，已掌握了能够工程化应用的低温供热技术。“低温供热堆可长期在低温下运行，具有安全性高、技术成熟、系统简单、运行稳定、占地面积小等优点，并且建造成本低、运行维护方便。”中国科学院院士王乃彦说。目前，我国已建成多座池式堆，如中国原子能科学研究院的49—2堆、微堆、CARR堆等，累积运行中的已经超过300座。

　　王乃彦指出，深池式低温供热堆因其常压低温运行，水容积大，并且采用非能动余热排出方式，在正常运行和事故工况下，堆本体均不会出现超压、失冷和堆芯裸露，且堆芯熔化几率基本为零。因此，它具有很高的固有安全性，可做到不需要厂外应急。加之其低温供热堆系统简单，堆芯和设备易拆除和处置，水池屏蔽效果显著，民众最关心的安全性可得到有效保障。

泳池式低温供热堆内部管道。经济日报记者 齐 慧摄 

　　泳池堆是上佳之选

　　因技术成熟、安全性高而具有显著优势

　　在“燕龙”泳池式低温供热堆发布同日，作为泳池式低温供热堆“演示验证—示范工程—商业推广”三步走发展战略的第一步，中国核工业集团公司在中国原子能科学研究院启动的供热演示项目——泳池式轻水反应堆（49—2堆）实现安全供热168小时，具备为原子能院（院区包括两座办公楼和一座49—2堆厂房，总体供热面积约1万平方米）部分办公楼供热、功能演示及实操培训能力。

　　“这充分验证了泳池堆供热的可行性和安全性，也标志着中核集团在核能供热技术领域取得重要进展，为后续池式低温供热堆型号设计研发提供了有力技术支持。”中国核工业集团公司科技与信息化部主任钱天林说。

　　“燕龙”是中核集团在泳池式研究堆50多年安全稳定运行的基础上，针对北方城市供暖需求开发的一种安全经济、绿色环保堆型产品。其原理是将反应堆堆芯放置在一个常压水池的深处，利用水层的静压力提高堆芯出口水温以满足供热要求。热量通过两级交换后传递给供热回路，再通过热网将热量输送给千家万户。

　　据测算，一座400MW的“燕龙”低温供热堆，供暖建筑面积可达约2000万平方米，相当于20万户三居室。

　　“泳池堆是世界上最早建造的堆型，也是目前应用最多的堆型。”原子能院副总工程师、泳池式低供热堆总设计师柯国土介绍，池式供热堆的原型是池式研究堆，目前全球共建设了200多座池式反应堆，积累了一万多堆年的安全运行时间。

　　“这些安全运行时间是最为宝贵的财富。我国也已建成10余座池式反应堆，累计安全运行超过300堆年。”柯国土介绍，作为一种技术成熟、安全性高的堆型，“燕龙”具有“零”堆熔、“零”排放、易退役、投资少等显著特点，在反应堆多道安全屏障的基础上，增设压力较高的隔离回路，确保放射性与热网隔离。

　　此外，池式低温供热堆选址灵活，内陆沿海均可，使用寿命达60年；在经济方面，热价远优于燃气，与燃煤、热电联产有经济可比性；并且反应堆退役彻底，厂址可实现绿色复用。

　　“历经近两年的不懈努力，型号研发设计进展顺利，今年底将完成初步设计工作，明年一季度完成初步安全分析报告编制，具备2018年开工条件，可满足2020年供暖季的核能供热目标。”中国核工业集团公司总经理钱智民介绍，他们在开发“燕龙”的同时，将建立一套安全、经济、稳定运行的相关标准，便于在全国乃至全球推广。（经济日报·中国经济网记者 齐 慧）