中国工程院院士叶奇蓁近日在“2018民用核技术绿色发展论坛”上介绍，今年6月，位于山东烟台的海阳核电站已与当地政府接洽，拟开展一期项目两台机组向城市供热项目的前期工作。据了解，海阳核电一期项目采用第三代核电技术AP1000百万千瓦级压水堆核电机组，1号机组已投运，2号机组已实现并网，两台机组“双投产”近在眼前。
山东海阳核电站全景
从上世纪80年代开启首次核能供热工程试验以来，过去近四十年中，我国没有中断核能供热的研发工作。截至目前，国内已有且即将展开工程示范的供热堆主要包括ACP100和CAP200小型供热堆、“燕龙”池式低温供热堆、壳式供热堆NHR200-Ⅱ、微压供热堆HAPPY200。
文丨 赵紫原
中国能源报记者
热源紧缺空间大
“我国供暖能源结构急需调整，热源燃煤热电联产占48%，燃煤锅炉占33%。”叶奇蓁介绍。中核新能源有限公司总经理陈华随后补充指出：“截至2016年，我国清洁取暖面积69亿平方米，清洁取暖率34%，还有66%需要改造或替代。”
十部委2017年12月印发的《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021）》（以下简称《清洁取暖规划》）提出，到2019年，北方地区清洁取暖率达到50%，替代散烧煤7400万吨。到2021年，北方地区清洁取暖率达到70%，替代散烧煤1.5亿吨。
“这些数字意味着未来几年，大量的散烧煤和燃煤锅炉将被替代。”一位供热行业人士表示，“清洁取暖行动伊始，津京冀地区便开始实施‘煤改气’‘煤改电’试点工程。但天然气在我国是稀缺资源，每年进口量占国际天然气贸易总额的40%，用其充当如此大体量的热源显然不可行。此外，‘煤改电’也因成本高等一系列问题频频碰壁。”
一边是能源短缺制约供热发展，另一边大量清洁能源急需“补位”，采取何种热源，成为清洁供暖的“必选题”。
对此，叶奇蓁认为：“水电、风电等可再生能源在供热中的应用程度较低，生物质能、太阳能等可再生热源更适合于农村和小县城等负荷稀疏的地区，难以成为城市集中供热的主要热源。若将核电站热电联供与低温供热堆相结合，对清洁供暖热源多样化具有重要意义。一座400MWt池式低温供热堆每年可替代32万吨燃煤或16000立方米天然气，每年消耗核燃料大约仅2.5万吨。”
池式堆优势明显
据叶奇蓁介绍，城市核能供热目前主要有两种方式，一是采用城市专用低温供热堆，输出压力为1-2MPa，由于参数低可建在城市近郊；另一种是核电站热电联供电站，抽汽温度和压力根据热网需求、输热管线长短决定。
相关资料显示，池式低温供热堆就是将堆芯放在常压水池的深处，利用水层的静压力提高芯堆出口水温，以满足城市供热的温度要求。业内专家普遍认为，得益于“集安全与经济于一身”的独特优势，该技术是城市清洁取暖热源多样化的“不二之选”。
“池式低温供热堆固有安全性好，几乎零熔毁，即使不采用任何余热冷却手段，1800多吨的池水可确保芯堆不会裸露。而且，在严重事故情况下，反应堆依赖固有负反馈特性可实现自动停堆，即使没有任何干预，也可实现26天堆芯不熔毁。”叶奇蓁称。
此外，池式低温堆还具有零排放、易退役等优点。陈华告诉记者：“该堆增设压力较高的中间隔离回路，确保一回路水不会进入供热回路。而且，该堆放射性源项总量小，是常规核电站的百分之一，我国已有类似的池式堆退役经验，厂址还可恢复绿色使用。”
据了解，国际上已建成200多座泳池式反应堆，累计安全运行10000堆车。国内已建9座泳池式反应堆，累计安全运行超过300堆车。
规模发展障碍大
值得一提的是，我国核能供热产业化之路一波三折。
上世纪90年代，清华大学和核二院先后在辽宁阜新、吉林珲春、天津等地进行了核供热站预可行性研究，但几乎全部“夭折”。至今，我国仍未落成一座商用供热堆。
“当时的市场时机不够成熟，并无碳减排及雾霾的环境压力。根本原因在于，当时重要技术设备不成熟，壳式低温堆与池式低温堆相比仍然存在设计缺陷，也未系统考虑热网系统的特点和需求。” 中国电力发展促进会核能分会副会长田力称。
对此，上述供热行业人士表示，供热技术也有一个逐步发展的过程。“在技术成熟的前提下，迫于环境压力，核供热发展向前迈出了实质性步伐。《清洁取暖规划》中明确指出，研究探索核能供热，推动现役核电机组向周边供热，安全发展低温泳池堆供暖示范。”
据记者了解，中核新能源有限公司目前已在辽宁、内蒙古、陕西等地筛选了示范工程厂址，正在开展前期工作，预计2020年后建成投运。“今年7月，国家电投发起了核能供暖产业联盟，吉林省长白山项目已经完成了普选报告审查，通化市核供热的厂址普选工作也已启动。”国家电投集团核能安全与发展部主任王晓航介绍。
关于核能供热能否最终规模化落地，业内专家普遍认为，核安全认知问题仍是掣肘。陈华表示：“经过几十年的科普，公众、企业和政府‘谈核色变’的情绪有所缓解，但仍然要加大科普宣传，主管部门加强引导。此外，管理问题不容忽视，要按市场化规律办事，要体现出池式低温堆供热的经济和社会价值，也要有合理的配套政策保障。”
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