王乃彥院士：核能應(yīng)在替代供暖燃煤鍋爐中發(fā)揮關(guān)鍵作用

我國(guó)于巴黎氣候大會(huì)承諾，將于2030年達(dá)到二氧化碳排放峰值、非化石能源占比升至20%左右。

然而，當(dāng)下我國(guó)北方每年采暖范圍遍布17個(gè)省、市、自治區(qū)，采暖人口達(dá)7億以上。而集中供熱的熱源仍以熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域鍋爐房為主，使用的燃料也仍然以煤炭為主，每年供暖消耗煤炭已超過5億噸，造成很大的汚染，能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)形勢(shì)嚴(yán)峻。

面對(duì)城市熱網(wǎng)對(duì)熱源的旺盛需求和國(guó)家節(jié)能減排政策日趨嚴(yán)格的現(xiàn)狀，各城市均需淘汰現(xiàn)有供熱小鍋爐，原有高污染、低效率熱源也將逐步減少。

熱負(fù)荷和熱源的“一增一減”，導(dǎo)致城市規(guī)劃供熱缺口日益增大，尋找清潔替代能源已成燃眉之急。

核能作為一種安全、清潔的能源，是當(dāng)前較為成熟的替代一次能源的方法之一。對(duì)利用核能為區(qū)域供熱，科研人員已進(jìn)行了大量的研究，與傳統(tǒng)熱源相比可以顯著減少污染排放，且供熱安全性有保障，將有效改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，緩解日趨嚴(yán)重的能源供應(yīng)緊張局面。

事實(shí)上，核能供熱并不是一個(gè)新概念，我國(guó)從1981年提出低溫核供熱堆研究倡議，經(jīng)過30多年的研究，已掌握了能夠工程化應(yīng)用的核能供熱技術(shù)。

核能供熱技術(shù)可簡(jiǎn)單分為池式堆和殼式堆兩類。池式堆與高溫高壓的壓力殼式堆相比，可以在常壓低溫下運(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，更適合于靠近城市居民區(qū)。

目前，國(guó)內(nèi)已建成多座池式堆，如中國(guó)原子能科學(xué)研究院的49-2堆、微堆、CARR堆等，累計(jì)運(yùn)行近500堆年。

1983年，清華大學(xué)開始核供熱試驗(yàn)，連續(xù)兩年向核能所17000平方米建筑物供給核熱，證明了池式堆供熱的技術(shù)可行性。

不過，一般常壓低溫池式堆出水溫度低于90℃，但我國(guó)現(xiàn)有城市供熱管網(wǎng)供水溫度多大于90℃，小于100℃。

為進(jìn)一步提高供熱溫度，清華大學(xué)提出了深水池式低溫供熱堆，通過增加水池深度，利用水層靜壓力提高堆芯出口水溫，使其向熱網(wǎng)供水溫度達(dá)到90℃以上，滿足了熱網(wǎng)需求。

深池式低溫供熱堆將堆芯放在一個(gè)常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫，以滿足城市供熱的溫度要求。其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，主要包括反應(yīng)堆系統(tǒng)、一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、余熱冷卻系統(tǒng)、換料及乏燃料貯存系統(tǒng)、輔助工藝系統(tǒng)。

深池式低溫供熱堆基于常壓低溫運(yùn)行方式和池式堆本身大的水容積，以及非能動(dòng)余熱排出方式，在正常運(yùn)行和事故工況下堆本體均不會(huì)出現(xiàn)超壓、失冷和堆芯裸露，堆芯熔化幾率為零，具有很高的固有安全性，可做到不需要廠外應(yīng)急。

低溫供熱堆系統(tǒng)簡(jiǎn)單，堆芯和設(shè)備易拆除和處置，并且水池屏蔽效應(yīng)明顯，放射性源項(xiàng)小、乏燃料可統(tǒng)一處理，同時(shí)易于退役，廠址可以恢復(fù)綠色復(fù)用，民眾擔(dān)憂的安全性可以得到保障。

而從環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的角度來考量，池式低溫供熱堆也有它的優(yōu)勢(shì)。

池式低溫供熱堆相較于燃煤、燃?xì)忮仩t更加環(huán)保，以400MW的熱源計(jì)算，燃煤和燃?xì)忮仩t每年分別釋放64萬(wàn)噸和20.46萬(wàn)噸二氧化碳，但池式供熱堆的二氧化碳排放為0。

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)投資約是同規(guī)模燃煤鍋爐的2至3倍，但運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐，使用壽命達(dá)到40年~60年，是燃煤鍋爐的2至4倍。根據(jù)初步計(jì)算表明，如果每年供暖的時(shí)間為4個(gè)月時(shí)，池式供熱堆的經(jīng)濟(jì)性可以和燃煤鍋爐相當(dāng)，況且還可以考慮其它的應(yīng)用，如夏天用于致冷、開發(fā)利用其中的中子的核技術(shù)應(yīng)用等。

因此，簡(jiǎn)單形式的深水池式堆完全可以滿足供熱要求，特別是作為基本熱源承擔(dān)采暖基本負(fù)荷時(shí)，是較為經(jīng)濟(jì)合理的一種供熱方式。

綜上所述，建議以低溫供熱堆替代熱電廠和區(qū)域鍋爐房熱源承擔(dān)城市基本熱負(fù)荷，以燃?xì)忮仩t等其他清潔能源作為調(diào)峰熱源，這將是環(huán)節(jié)化石能源環(huán)境污染最理想的供熱方案。 （本報(bào)記者王佳雯整理）