“核能供暖”是人类取暖的终点吗？

中能供热网报道：大约一百万年前，火山爆发亦或电闪雷击引起森林火灾，尝到熟肉、感受到温暖的原始人类开始了对火的探索。火的使用，则大大提升了人类存活的希望，加速了人类进化的过程。

从原始的“钻木取火”到今天海阳市实现全面的“核能供暖”，人类由满足基本的取暖需求，到现在的追求清洁环保。从最初的制造武器，到后来的利用发电，核能一直被认为是最有效和清洁的能源，但切尔诺贝利给人类的教训还历历在目，福岛核电站的威胁还让人心有余悸，那么现在的核能供暖是否安全？我们又为何要推广核能供暖？


核能供暖最早可以追溯到上世纪60年代，世界上第一个实现民用核能供热的核电站——瑞典原型核动力反应堆Agesta实现连续供热十年。到了70年代，苏联、保加利亚、瑞士等国就研发建造了核能供热系统，作为区域集中供热或者工业供热的热源，为后面核能供暖积累了丰富的经验。

1982年《国外核新闻》杂志刊登过文章，介绍了加拿大的低温池式供热堆技术，而上世纪50年代在苏联的援助下，我国也建起了第一个低温池式重水堆，安全运行了49年后于2007年停堆。

在一代核功勋呕心沥血的研究下，我国的核工业技术也跻身世界前列，中国首个核能供暖项目采用的NHR200-II低温供热堆技术，上世纪九十年代就通过了国家核安全局安全评审。清华大学目前已开发出NHR200-I型和NHR200-II型两种型号的供热堆，前者用于城市供热、热法海水淡化工艺，后者主要用于工业蒸汽、热膜混合海水淡化工艺。

2018年12月海阳核能供热项目正式立项，不到三年，2021年11月海阳市正式实现了全面核能供暖，惠及20万居民，海阳成为全国首个“零碳”供暖城市。

核能供暖的原理

美国在广岛投下第一颗原子弹的时候，全世界人民便感受到了核反应的巨大威力。也正是因为核反应堆在裂变过程中会释放巨大能量，所以核电站会用这些能量来发电，而低温供热堆就是将这些能量用于供暖。


这里的“低温”可不是人体感知的低温，而是指工作温度可以被控制在200摄氏度以下，而这个温度在核反应堆中属于低温范畴。

低温供热堆有两层外壳，安全壳和压力壳，二者共同构成了反应堆的双重安全屏障。反应堆堆芯是供热的核心部分，安装在压力壳内，堆芯内有核燃料棒。核燃料棒周围是控制棒，控制棒内装有碳化硼，可以有效吸收中子，这样就能控制核裂变，进而控制核反应堆的功率。

压力壳内装满去离子水，反应堆核裂变产生的能量以压力壳中的水为媒介，通过热交换器带出去，然后通过换热站进行多级换热，最后经市政供热管网将热能送往千家万户。

中国设计的泳池式低温供热堆DHR-400是低温供热堆中的一种，整个供热堆就像一个小游泳池，其供热原理就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，而热量通过两级交换传递给供热回路，再通过热网将热量输送给用户。

核能供暖是否安全

无论切尔诺贝利还是福岛核电站，都给人类滥用核技术足够的教训，也让很多人谈“核”色变。那么核电供暖是否真的安全？

首先，供热堆采用的是非能动安全系统设计，装备两套独立的余热排除系统，每套系统都可以自然循环将反应堆停堆后的剩余热能排向外面，不需要动力源。也就避免了福岛核事故中因断电导致余热排除系统瘫痪的情况。

其次，低温供热堆压力容器内装有大量欠热水，对堆芯余热排出、防止堆芯失水等都有较大作用。并且，低温供热堆的堆芯在水池底部始终被水覆盖，即使发生意外，供热堆中1800吨水也能够确保20天堆芯不外露。


最后，低温供热堆采取了多重密封与屏蔽措施，比如一回路和热网之间设置中间隔离回路，可防止放射性物质污染用户，因此低温供热堆运行时排放到环境中的放射性物质甚至比烧煤锅炉还少得多。

另外还具备运行参数低、冷却剂不含硼溶液、操作简便、宽容期长等优点，也都大大提升了反应堆的安全性。如果按照每单位电力造成的死亡人数计算，核能危险性甚至远低于煤炭、石油和天然气。

为何要发展核能供暖

根据国家气候中心专家最新发布的消息，2021年今冬气候以冷冬为主，11月内蒙就出现了罕见的雪灾，多地一天之内降温达10摄氏度。

2020年，全国城市集中供热面积已经达到98.82亿平方米，而一个供暖期每平方米要消耗煤炭超过20公斤，每年供暖消耗煤炭超过2亿吨，向大气中排放的二氧化碳超过5亿吨。
之前推广核能供暖行动不坚决的一个原因，是可以烧煤，燃煤锅炉和热电厂热电联供都可以作为冬季集中供暖的基础热源。尽管污染大气环境，但是以前环境容量足够大，多排放一些烟尘和二氧化碳好像没什么。还有一个原因就是以前集中供暖管网没有这么多、这么大，投资核能供暖，要配套建设热网，热网投资比热源投资还要高。

随着人民生活水平的提高，对生活环境的要求也愈来愈高，全国大部分地区的环境容量达到了上限，雾霾成了新闻舆论中出现频率最高的一个词汇。每到冬天，北方就开始被雾霾肆虐，不仅造成生活的不便，也严重影响人的身体健康。“打赢蓝天保卫战”成为各级政府的重要任务。

以海阳市为例，使用核能供暖后，每个供暖季将节约煤10万吨，减排二氧化碳18万吨、烟尘691吨、氮氧化物1123吨、二氧化硫1188吨。而秦山核电核能供暖项目全部建成后，相对于传统电取暖方式效率提升了300%，预计每年可节约电能消耗1.96亿度；相对于燃煤火电机组每年可减少燃用标煤约2.46万吨，相应地每年减排二氧化硫1817吨、氮氧化物908吨、二氧化碳5.9万吨。

核能供暖具有十分显著的环境效益，核能供暖的全面推行，将有效减少碳排放，助力中国实现“碳达峰 碳中和”的目标。还可以解决城市雾霾问题，满足人们对生活环境的要求，保护人们身体健康。

从经济上看，核供热堆的初始投资虽然高于烧煤锅炉，但燃料费较省，使用期限更长，与同功率的烧煤锅炉相比燃料费更低，每年核燃料的运输量也仅约为煤量的十万分之一，也可以降低居民取暖费用，核能供暖后，海阳居民住宅取暖费每建筑平方米较往年下调一元钱。

此外，将核供热堆与高温多效蒸馏工艺相结合，还可以同时进行海水淡化，每吨成本仅为5元，这对于北方部分缺水城市来说也可以一举两得。在厂址退役后，还可实现绿色复用，并不会造成土地无法使用的情况，实现了当地民众、地方政府、热力公司、核电企业以及生态环保的多方共赢。

俗话说：“人无远虑、必有近忧”，在大气环境领域已经应验了。如果我们还不重视二氧化碳减排，还不采取切实措施，用不了多久，温室效应对全人类的灾难性后果将是不可逆的。

相对于其他能源，核能是清洁、低碳的能源，并且储量丰富。无论是对环保还是经济性都优于其他能源，所以核能供暖，也是厚积薄发为了这一时代更好更健康的产物。我们是幸运的，幸运的是核技术不只是制造武器，而是用来取暖了。