核能供熱 媽媽再也不擔(dān)心冬季受凍了

　　11月28日早上6：20，北京豐臺(tái)區(qū)某公交站旁，記者凍得上牙磕下牙，真想公交車(chē)快點(diǎn)來(lái)或者一頭扎進(jìn)暖氣房。 

　　3個(gè)小時(shí)后，在北京中國(guó)原子能科學(xué)研究院內(nèi)，中核集團(tuán)發(fā)布：泳池式輕水反應(yīng)堆（49-2堆）安全供熱滿(mǎn)168個(gè)小時(shí)。據(jù)說(shuō)，在過(guò)去一周內(nèi)，這座供熱反應(yīng)堆所在的廠房和另外兩座辦公樓都實(shí)現(xiàn)了核能供熱。早上11點(diǎn)，與供熱反應(yīng)堆廠房一路之隔的辦公樓墻壁上電子溫度計(jì)顯示：室內(nèi)溫度25.6攝氏度。記者趕緊脫了大衣，這才免得一身大汗。 

　　記者報(bào)道核能領(lǐng)域好幾年，也是第一次享受到“核能供熱”。 

　　除了發(fā)布“供熱演示項(xiàng)目——泳池式輕水反應(yīng)堆（49-2堆）”安全供熱滿(mǎn)168小時(shí)的消息，中核集團(tuán)28日正式推出了自主研發(fā)的泳池式低溫供熱堆——“燕龍”低溫供熱堆。據(jù)測(cè)算，一座40萬(wàn)千瓦的“燕龍”低溫供熱堆，供暖建筑面積可達(dá)約2000萬(wàn)平方米，相當(dāng)于20萬(wàn)戶(hù)三居室的面積。 

　　49-2堆什么來(lái)歷，跟供熱堆什么關(guān)系？國(guó)際上哪些國(guó)家利用核能供熱？“燕龍”堆安全性、經(jīng)濟(jì)性如何？是否有計(jì)劃建設(shè)示范工程？ 

　　“49-2”堆的新使命 

　　其實(shí)，在核工業(yè)界，49-2泳池式輕水反應(yīng)堆（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“49-2”堆）早已大名鼎鼎，它從1959年開(kāi)始建造，1964年12月20日首次達(dá)到臨界，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的第一座反應(yīng)堆，也是我國(guó)唯一一座運(yùn)行壽期超過(guò)50年的反應(yīng)堆，曾為我國(guó)“兩彈一艇”研制做出了巨大貢獻(xiàn)。作為工程材料的試驗(yàn)堆，49-2堆初期主要用于軍民用的燃料元件考驗(yàn)，后期用于結(jié)構(gòu)材料和燃料元件輻照考驗(yàn)、核儀器儀表輻照試驗(yàn)、放射性同位素生產(chǎn)、單晶硅中子摻雜、活化分析及運(yùn)行人員培訓(xùn)等。 

　　今年1月11日，中核集團(tuán)向北京市人民政府提交了《關(guān)于中核集團(tuán)在黨建、核電走出去、核能減霾和科技創(chuàng)新等領(lǐng)域與北京市融合發(fā)展情況的報(bào)告》，在核能供熱示范中提出泳池式低溫供熱堆。 

　　3月13日，中核集團(tuán)決定對(duì)泳池式低溫供熱堆項(xiàng)目立項(xiàng)、明確由中國(guó)原子能科學(xué)研究院牽頭，利用49-2堆開(kāi)展泳池式堆城市供熱可行性研究及演示。 

　　11月8日，國(guó)家核安全局批準(zhǔn)49-2泳池式反應(yīng)堆低溫供熱改造方案。 

　　中核集團(tuán)總經(jīng)理錢(qián)智民介紹，作為泳池式低溫供熱堆“演示驗(yàn)證-示范工程-商業(yè)推廣”三步走發(fā)展戰(zhàn)略的第一步，49-2堆先后開(kāi)展了供熱工況的熱工水力校核、供熱回路及其控制系統(tǒng)改造等工作，而且經(jīng)過(guò)168小時(shí)運(yùn)行，效果良好，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。中核集團(tuán)后續(xù)將繼續(xù)開(kāi)展供熱參數(shù)影響、熱網(wǎng)負(fù)荷變化等供熱工況，對(duì)反應(yīng)堆調(diào)節(jié)特性影響、核供熱安全性和智能化控制系統(tǒng)的研究工作。這些基礎(chǔ)研究成果將指導(dǎo)燕龍型號(hào)研發(fā)，為燕龍示范工的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。 

　　“隨著‘燕龍’型號(hào)發(fā)布和本次49-2堆供熱演示驗(yàn)證的成功，我們將進(jìn)一步加快示范工程的實(shí)施步伐。”錢(qián)智民說(shuō)。 

　　國(guó)內(nèi)外核能供熱咋樣？ 

　　核能供熱在國(guó)際上并非新概念。 

　　上世紀(jì)六十年代，世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動(dòng)力反應(yīng)堆Agesta實(shí)現(xiàn)連續(xù)供熱十年。到了七十年代，俄羅斯、保加利亞、瑞士、羅馬尼亞等國(guó)就開(kāi)發(fā)建造了很多核供熱系統(tǒng)，作為區(qū)域集中供熱或工業(yè)供熱熱源，并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，池式供熱系統(tǒng)發(fā)展也拉開(kāi)了大幕。之后的八十年代，加拿大建成的SLOWPOKE池式核供熱堆為醫(yī)院和學(xué)校供熱，功率為2MW，堆芯出口溫度為80攝氏度，而瑞士也設(shè)計(jì)了一款深水池式供熱堆。 

　　1989年，清華大學(xué)建成了世界上首個(gè)專(zhuān)用的壓力殼式的5MW水冷供熱堆。針對(duì)不同用途，目前已開(kāi)發(fā)出NHR200-I型和NHR200-II型兩種型號(hào)的供熱堆，前者用于城市供熱、熱法海水淡化工藝，后者主要用于工業(yè)蒸汽、熱膜混合海水淡化工藝。 

　　據(jù)中核集團(tuán)泳池式低溫供熱堆總設(shè)計(jì)師柯國(guó)土介紹，從各國(guó)發(fā)展核能供熱的實(shí)踐看，核能供熱可分為兩種方式，一種利用核電廠的乏汽供熱，另一種是專(zhuān)用供熱堆。而目前世界上應(yīng)用最廣泛的核能供熱方式為熱電聯(lián)產(chǎn)，共有57座反應(yīng)堆熱電聯(lián)供，占所有運(yùn)行核電機(jī)組的10%，主要分布于寒冷的東歐。“核能區(qū)域供熱的安全性和可靠性已經(jīng)得到充分驗(yàn)證，至今累計(jì)了超過(guò)1000堆年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，未發(fā)生核安全相關(guān)的事件和事故。” 

　　業(yè)內(nèi)專(zhuān)家稱(chēng)，專(zhuān)用供熱堆短期內(nèi)工程示范的可能性很大。記者了解到，此次中核推出的“燕龍”堆就計(jì)劃在2018年底完成示范項(xiàng)目核準(zhǔn)，2020年后在北方地區(qū)開(kāi)展商業(yè)化推廣。 

　　“燕龍”堆安全經(jīng)濟(jì)嗎？ 

　　“燕龍”泳池式低溫供熱堆代號(hào)為“DHR-400”，意為400兆瓦區(qū)域供熱反應(yīng)堆。其供熱原理是將反應(yīng)堆堆芯放置在一個(gè)常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿(mǎn)足供熱要求，而熱量通過(guò)兩級(jí)交換傳遞給供熱回路，再通過(guò)熱網(wǎng)將熱量輸送給用戶(hù)。 

　　那么，作為反應(yīng)堆，“燕龍”的安全性如何？ 

　　柯國(guó)土介紹，池式堆也是世界上被廣泛應(yīng)用的堆型，其簡(jiǎn)單、安全、造價(jià)低廉，在多年的運(yùn)行實(shí)踐中，世界各國(guó)的池式堆都保持了良好的安全記錄。“基于國(guó)內(nèi)池式堆幾十年的研究、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及部分低溫供熱試驗(yàn)設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)，池式供熱堆技術(shù)路線(xiàn)是可行的。” 

　　中國(guó)原子能科學(xué)研究院提供的資料顯示，池式堆的堆芯位于水池底部，始終處于淹沒(méi)狀態(tài)；在任何事故下，依賴(lài)反應(yīng)堆固有的負(fù)反饋特性可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停堆。而且，停堆后不采取任何余熱冷卻手段，1800噸水可以確保20多天堆芯不裸露，實(shí)現(xiàn)“零堆熔”。而燃料包殼、堆水池、深埋地下和密封廠房等四道屏障，可有效隔離放射性。此外，廢水收集系統(tǒng)的設(shè)置，可靠收集萬(wàn)一泄漏的放射性廢液，確保不泄露到廠房外，實(shí)現(xiàn)“零排放”。尤其是，增設(shè)壓力較高的隔離回路，確保放射性與熱網(wǎng)隔離。 

　　中國(guó)科學(xué)院院士王乃彥表示，低溫供熱堆在常壓低溫下運(yùn)行，具有固有安全性、可靠性高、技術(shù)成熟、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，并且建造成本低，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便，廠址能夠選在城市附近。 

　　在經(jīng)濟(jì)方面，“燕龍”供熱的熱價(jià)如何？是否可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃煤的替代？ 

　　相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，池式供熱堆的供熱熱價(jià)為40元/GJ，與燃煤供暖鍋爐熱價(jià)相當(dāng)。一座400MW核能供熱堆可供約2000萬(wàn)平方米建筑面積，每年替代32萬(wàn)噸燃煤，對(duì)比燃煤可減排煙塵3200噸、灰渣10萬(wàn)噸、二氧化碳52萬(wàn)噸、二氧化硫6000噸、氮氧化物2000噸。 

　　在建設(shè)投資上，與其他化石能源供熱相比，池式低溫供熱堆建設(shè)投資約是同等規(guī)模燃煤鍋爐的2-3倍，但運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐，使用壽命60年，是燃煤鍋爐的2-4倍。據(jù)初步計(jì)算表明，如果每年供暖時(shí)間為4個(gè)月，池式供熱堆的經(jīng)濟(jì)性可以和燃煤鍋爐相當(dāng)。