從“單一型選手”轉(zhuǎn)向“全能型輔助”——

除了發(fā)電，核能還有這么多用途

近日汉惫，國(guó)家能源局發(fā)布1-6月份全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。上半年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量約24.4億千瓦，其中核電5553萬(wàn)千瓦筒啄，約占2.3%，同比增長(zhǎng)6.5%翅栖。作為清潔能源的核電贤方，正在中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

中國(guó)核電發(fā)展雖然起步晚谅褪，但從無(wú)到有献甘、從小到大，形成了高水平的工業(yè)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈张抄，其技術(shù)水平和綜合實(shí)力已經(jīng)躋身世界第一方陣砂蔽。近年來(lái)，除了生產(chǎn)電力外欣鳖，核能還應(yīng)用于城市供暖察皇、工業(yè)供汽茴厉、海水淡化泽台、合成燃料等諸多場(chǎng)景。

中核集團(tuán)旗下中國(guó)核電核能開發(fā)事業(yè)部副總經(jīng)理于開治接受本報(bào)采訪時(shí)表示矾缓，核裂變過(guò)程釋放出大量熱能怀酷，可以較好匹配工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)高溫工藝熱參數(shù)的需求稻爬。核能綜合利用，就是契合各類應(yīng)用場(chǎng)景蜕依，或?qū)崮苻D(zhuǎn)化為電能或直接提供高溫工藝熱桅锄，通過(guò)能量的梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)用能样眠，有助于提高能源利用效率友瘤。未來(lái)，核能將從“單一型選手”轉(zhuǎn)向“全能型輔助”肩蹬，為綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)更多“核”力量虏向。

為工業(yè)供汽安全又節(jié)能

用核能燒開水發(fā)電，一直是許多網(wǎng)友對(duì)核電的有趣比喻深酗，而這種類比也從本質(zhì)上道出了核電站的發(fā)電原理皇腮。于開治解釋，核電站發(fā)電主要是依靠核裂變釋放能量汁恍，將水加熱轉(zhuǎn)化為蒸汽据值，從而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這其中窃征，蒸汽不光可以用來(lái)發(fā)電瘾歉，在工業(yè)生產(chǎn)中同樣大有用途。

5月27日芳潦，經(jīng)過(guò)3個(gè)月樁基施工建設(shè)厦鸠，第一罐混凝土在田灣核電蒸汽供能項(xiàng)目能源站正式澆筑，標(biāo)志著全國(guó)首個(gè)工業(yè)用途核能供汽工程——中核集團(tuán)田灣核電蒸汽供能項(xiàng)目全面拉開建設(shè)帷幕颁吭。該工程由江蘇核電有限公司塘坛、連云港市徐圩新區(qū)石化基地聯(lián)合開展，采用中核集團(tuán)田灣核電3殃恒、4號(hào)機(jī)組蒸汽作為熱源植旧，將蒸汽輸送至連云港石化產(chǎn)業(yè)基地進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)利用，預(yù)計(jì)2023年底投產(chǎn)供汽离唐。項(xiàng)目建成后年供汽量達(dá)480萬(wàn)噸病附，可實(shí)現(xiàn)每年減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤40萬(wàn)噸。

“高溫高壓蒸汽是化工生產(chǎn)不可或缺的要素亥鬓。目前我國(guó)化工行業(yè)的工業(yè)蒸汽主要來(lái)自燃煤電廠或自備燃煤鍋爐完沪，采用核能供汽將有效降低能耗、減少碳排放嵌戈。”中核集團(tuán)江蘇核電維修總經(jīng)理覆积、工程負(fù)責(zé)人劉永生說(shuō)。

不少人關(guān)注熟呛，核能供汽的安全性如何保證?劉永生介紹宽档，加熱的工業(yè)蒸汽經(jīng)由獨(dú)立隔離回路輸送尉姨，從設(shè)計(jì)源頭上確保了核能供汽清潔的安全。整個(gè)過(guò)程中吗冤，只有熱量交換卓召，不存在介質(zhì)的連通，保障核能供汽清潔安全可靠沐虐。而且伶摄，通過(guò)管道預(yù)制架空蒸汽保溫方案等措施，能控制每公里溫度損失小于2℃阴些、壓降0.03兆帕(Mpa)以內(nèi)粉怯，有效控制蒸汽長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中溫度和壓力的損失，滿足連云港石化產(chǎn)業(yè)基地工業(yè)用汽需求责肯。

不只是石化產(chǎn)業(yè)险朴，工業(yè)用熱或蒸汽有著廣泛需求。例如诬翩，在造紙行業(yè)使宽，紙張生產(chǎn)中一些化學(xué)藥品的加熱溶解需要使用蒸汽，加工成型等程序也離不開蒸汽贫巴。在紡織印染行業(yè)厦嘹，不論是染色、烘干還是漿紗炕婶、印染等步驟姐赡，都離不開蒸汽的支持和配合。在橡膠行業(yè)柠掂，橡膠的壓延项滑、硫化、干燥等工藝都要使用蒸汽涯贞。在制藥行業(yè)枪狂，制藥時(shí)需要用大量的工業(yè)蒸汽和純蒸汽對(duì)原材料、器械和設(shè)備進(jìn)行高溫滅菌宋渔，干燥州疾、壓片、制粒等工藝也需要蒸汽支持皇拣。在有色金屬行業(yè)严蓖，新能源鋰電池的制造，同樣需要使用蒸汽以保證反應(yīng)溫度氧急。

就在7月15日颗胡，浙江海鹽核能供熱示范工程(二階段)工業(yè)供熱項(xiàng)目順利開工，預(yù)計(jì)今年8月底建成，可提供24小時(shí)熱能供應(yīng)保障隅昌，年工業(yè)供熱約28.8萬(wàn)吉焦拉诲。此舉相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1萬(wàn)噸赤蚜，減排二氧化碳排放約2.4萬(wàn)噸琼护，將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和節(jié)能降碳雙贏。今后屁爵，越來(lái)越多行業(yè)將用上核能供的蒸汽菌熬。

為居民供熱清潔又溫暖

與為工業(yè)提供蒸汽的原理相似，核能也為居民在冬日送去暖氣晚神。浙江海鹽核能供熱示范工程的一階段便是民用供暖工程炊撕。事實(shí)上，在去年冬天饮协，中國(guó)一南一北兩座小城——浙江海鹽秦物、山東海陽(yáng)都已經(jīng)用上了核能供暖。

2021年11月9日啰价，海陽(yáng)提前進(jìn)入供暖季猿文，新老城區(qū)居民用上了核能供熱，供熱面積達(dá)450萬(wàn)平方米起便。依靠“暖核一號(hào)”提供的清潔熱量棚贾，海陽(yáng)市告別了延續(xù)多年的燃煤取暖歷史，成為全國(guó)首個(gè)零碳供暖城市榆综。

作為全國(guó)首創(chuàng)妙痹，核能供熱項(xiàng)目并沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以參考，技術(shù)攻關(guān)的每一步都是在創(chuàng)造歷史鼻疮。“清潔電”能否產(chǎn)出“清潔熱”?為積累經(jīng)驗(yàn)怯伊、打造樣板，山東核電凝聚了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)判沟、清華大學(xué)震贵、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院等“大咖級(jí)”專家隊(duì)伍，對(duì)工程可研報(bào)告進(jìn)行評(píng)審水评，經(jīng)過(guò)緊張的質(zhì)詢猩系、討論，技術(shù)方案獲得專家一致認(rèn)可中燥。

2019年7月10日寇甸，海陽(yáng)核能供熱一期項(xiàng)目正式開工，工程內(nèi)容包括核能供熱換熱首站建設(shè)和15公里主管網(wǎng)鋪設(shè)疗涉，當(dāng)年9月30日全部完工稀渊。2019—2020年的供暖季，海陽(yáng)市臨港、度假區(qū)和核電產(chǎn)業(yè)園70萬(wàn)平方米共7757戶用上了核能供熱铐跷，整個(gè)供暖季運(yùn)行平穩(wěn)順暢媒龟，狀況良好，用戶室溫適宜涧兜，受到廣大用戶和社會(huì)各界的好評(píng)病囱。2020年，山東核電又開啟了推進(jìn)大規(guī)模長(zhǎng)距離供熱的研究工作筹飒。2021年11月9日继蚪，核能綜合利用帶來(lái)的暖流輸送到海陽(yáng)市的千家萬(wàn)戶。

“剛供暖葡债，家里溫度就達(dá)到了23℃杨朴。”海陽(yáng)金陽(yáng)海岸花園小區(qū)居民成京增說(shuō)。有了核能供熱蓝垢，居民住宅的供暖費(fèi)也由原有的22元/平方米降到21元/平方米挑乓。

緊接著，在2021年12月3日漆枚，全國(guó)南方首個(gè)核能供暖項(xiàng)目——浙江海鹽核能供熱示范工程一階段正式投運(yùn)创译，供暖面積達(dá)46萬(wàn)平方米。海鹽核電新村浪读、核電南苑昔榴、楓葉新村3個(gè)小區(qū)的近4000戶居民率先“嘗鮮”，用上了零碳碘橘、清潔互订、高效的“核暖氣”。這也意味著中國(guó)南方開啟了核能供暖的歷史痘拆，從此過(guò)冬抗寒再也不靠“抖”仰禽。

截至2022年4月，示范項(xiàng)目完成首個(gè)供暖季任務(wù)纺蛆，持續(xù)安全穩(wěn)定為近4000戶居民供熱100天吐葵，在供熱質(zhì)量提升的同時(shí)，供熱價(jià)格較過(guò)去降低了約1/3桥氏。據(jù)測(cè)算温峭，到“十四五”末，項(xiàng)目全部建成投運(yùn)后蛆器，能夠滿足海鹽約400萬(wàn)平方米供暖需求芍惦，相對(duì)于南方地區(qū)的電取暖方式，每年可節(jié)約電能消耗1.96億度和植。

核能供暖不僅清潔固鹏，還很安全。“核能供暖是從核電機(jī)組抽取部分蒸汽，通過(guò)換熱站進(jìn)行多次加熱鹰个，整個(gè)過(guò)程只有蒸汽加熱水寂疏、水加熱水兩個(gè)步驟。”秦山核電黨委書記骏拱、董事長(zhǎng)黃潛說(shuō)忱徙，核電站與用戶之間有多道回路隔離，每個(gè)回路間只有熱量的傳遞且仔，沒有水的交換伸畅，更不會(huì)有放射性物質(zhì)進(jìn)入暖氣管道隔屠，熱水也只在小區(qū)內(nèi)封閉循環(huán)凹蜂，與核電站層層隔離，沒有任何接觸阁危。

在秦山核電總經(jīng)理鄒正宇看來(lái)玛痊，核能供熱項(xiàng)目利用秦山核電基地機(jī)組冬季剩余熱功率，在不影響機(jī)組原有發(fā)電量和安全性能的前提下狂打，向海鹽縣公建設(shè)施擂煞、居民小區(qū)及工業(yè)園區(qū)提供大規(guī)模安全、零碳趴乡、經(jīng)濟(jì)的核能供暖对省，真正實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)鼐用瘛⒌胤秸滥蟆⒑穗娖髽I(yè)及生態(tài)環(huán)保的多方共贏蒿涎。

創(chuàng)新遠(yuǎn)不止于此。在泳池式研究堆50多年安全穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上惦辛，中核集團(tuán)針對(duì)北方城市供暖自主開發(fā)了一種安全經(jīng)濟(jì)劳秋、綠色環(huán)保的堆型產(chǎn)品——“燕龍”泳池堆。于開治介紹胖齐，“燕龍”泳池堆具有固有安全性高玻淑、清潔環(huán)保、管網(wǎng)適配性強(qiáng)等突出特點(diǎn)茎冒。一座400兆瓦的“燕龍”低溫供熱堆宫氛，供暖建筑面積達(dá)2000萬(wàn)平方米，可覆蓋20萬(wàn)個(gè)家庭宠璧。

目前间渐，“燕龍”泳池式低溫供熱堆示范工程已列入吉林省“十四五”規(guī)劃。專家表示钮庆，在附近沒有核電站的一些地區(qū)冗炊，泳池式低溫供熱堆非常適合，它的安全系數(shù)較高，可以滿足一定范圍內(nèi)的供熱需求知援，還可以解決散煤供熱帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題次瓣。

多領(lǐng)域應(yīng)用注入核能力量

前不久，全球首批商用堆碳-14輻照生產(chǎn)靶件星自，在中核集團(tuán)旗下中國(guó)核電控股的秦山核電三廠2號(hào)重水堆機(jī)組入堆憾擒，開始商用堆生產(chǎn)碳-14同位素，預(yù)計(jì)將在2024年開始向市場(chǎng)供貨塑崖，產(chǎn)量可滿足國(guó)內(nèi)需求七冲。這是核能綜合利用的又一重要突破。

什么是碳-14?它可以用來(lái)干什么?和我們的生活又有什么關(guān)系?原來(lái)规婆，自然界中存在的碳澜躺，比如常見的石墨、鉆石抒蚜、鉛筆芯等掘鄙，都是碳-12。此外嗡髓，它還有一些同位素“兄弟”操漠，比如碳-11、碳-13以及碳-14饿这，它們的原子核里都有6個(gè)質(zhì)子浊伙，而中子數(shù)卻不同。碳-12很穩(wěn)定长捧，碳-14則具有放射性嚣鄙。

“利用碳-14的放射性進(jìn)行標(biāo)記和檢測(cè)，可以檢測(cè)幽門螺桿菌订薛、開展藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究竖沦。”中核集團(tuán)秦山核電高級(jí)工程師孟智良介紹，碳-14常常被用作標(biāo)記物窑赂，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)舍屠、化學(xué)、醫(yī)學(xué)圃活、生物學(xué)等領(lǐng)域胸牲。比如在農(nóng)藥中加入碳-14，后期通過(guò)檢測(cè)農(nóng)作物上碳-14的含量归鲸，就可以判斷出農(nóng)藥的殘留量蝉蛙。

中核集團(tuán)秦山核電正高級(jí)工程師樊申介紹，此前定桃，中國(guó)曾采用過(guò)用于實(shí)驗(yàn)研究的小型反應(yīng)堆來(lái)生產(chǎn)碳-14傅笨，但是產(chǎn)量小伸义，生產(chǎn)不連續(xù)，無(wú)法形成穩(wěn)定的供應(yīng)篮啦。此次使用商用核電機(jī)組胯恤，可以長(zhǎng)期保持高功率穩(wěn)定運(yùn)行，連續(xù)生產(chǎn)碳-14绰姻。

“就拿幽門螺桿菌的診斷與追蹤來(lái)說(shuō)枉侧，目前我國(guó)每年的幽門螺桿菌檢測(cè)需求超過(guò)3000萬(wàn)人次，市場(chǎng)不容小覷狂芋。”于開治表示榨馁，中核集團(tuán)在醫(yī)用同位素生產(chǎn)方面取得的重大突破，將有效解決和緩解國(guó)內(nèi)碳-14同位素供給問(wèn)題帜矾，為建立穩(wěn)定自主的醫(yī)用同位素供應(yīng)保障體系翼虫、提升人民健康水平作出新的貢獻(xiàn)。

除了充分利用現(xiàn)有核電機(jī)組開展核能綜合利用外黍特，中核集團(tuán)還通過(guò)科技創(chuàng)新蛙讥，積極研發(fā)先進(jìn)核能系統(tǒng)锯蛀，拓展更多核能綜合利用的新場(chǎng)景灭衷。例如，2021年7月13日旁涤，中核集團(tuán)海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程正式開工建設(shè)翔曲，成為全球首個(gè)開工的陸上商用模塊化小型堆。

于開治介紹辙炒，“玲龍一號(hào)”(ACP100)技術(shù)误即，是中核集團(tuán)通過(guò)10余年自主研發(fā)并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多功能模塊化小型壓水堆堆型，特點(diǎn)是小型化牌君、模塊化捅腋、一體化、非能動(dòng)截剩，可以作為清潔的分布式能源绊寞，在供電的同時(shí)可滿足海水淡化、區(qū)域供暖诬忱、工業(yè)供熱(冷)等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用需求条赚。

在中國(guó)核學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)王壽君看來(lái)，核能既具有可再生能源的零碳排放特性疚编，又延續(xù)了化石能源不間斷穩(wěn)定服役的特點(diǎn)递思，貼合大宗制造工藝的能源需求，應(yīng)充分發(fā)揮大型壓水堆在膏、高溫氣冷堆毕删、模塊化小堆镜会、低溫供熱堆等各自優(yōu)勢(shì)，緊密結(jié)合用戶側(cè)綜合能源消費(fèi)需求终抽，建立集供電稚叹、居民供暖、工業(yè)供汽拿诸、制氫扒袖、海水淡化、同位素生產(chǎn)等為一體的多能互補(bǔ)亩码、多能聯(lián)供的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)季率，為未來(lái)中國(guó)綠色低碳發(fā)展注入核能力量。