热电厂承担着

热电厂承担着插图中国自主知识产权的池式核供热堆结构和运行示意图。启发新核供图

田丽

在河北廊坊举行的清洁能源供热展上,CNNC能源和蒂奇新核联合参展。图为蒂奇新核电公司总裁徐刚(左)在公司展台前合影。

”一声呐喊,一声坚定发展核能的呐喊,回荡在中国。一个萌芽,一个新的核能经济的萌芽,在中国成长。”

这段充满激情的文字出自业内广为流传的《新核宣言》。表达了我国核专家攀登核科学高峰的决心,表达了我国核工业报国的情怀。如今,中国民用核技术应用日益广泛,为改善国家能源结构、增进社会福祉做出了新的更大贡献。其中,核能除了在电力、医疗等领域大放异彩外,还有望取代传统燃煤,引发传统供暖领域的变革。

近日,本报采访课题组深入核供热研究和产业一线。除了参观“49-2”核反应堆进行城市供热实验和示范外,还采访了多位业内专家,了解核供热技术的发展历史和现状,分析制约其应用的因素,探讨解决途径。

40年来,我们磨砺了自己的安全和成熟。

一则关于“国内首个核商业供热项目正式投产”的新闻近日引起广泛关注。据悉,山东海阳核电站开始向周边70万平方米居民区供热,“开启了我国核能综合利用的新篇章”。对此,中国电力发展协会核能分会副会长田丽在接受本报采访时表示,这确实是我国核能供热发展的一件大事,让人们更好地了解和接受核能在供热领域的应用。他还指出,海阳核电站的供热是通过热电联产实现的,有很大的局限性。他解释说,核热电联产这种供热模式依赖于核电站的建设和运行,而核电站数量有限且远离人口密集区,传输热损失较多,接入市政供热管道也面临诸多不利因素。与核电站的热电联产供热相比,专门用于供热的小型核反应堆因其参数低、可建在城市郊区而具有广泛的适用性,被视为核供热发展的主流方向。

在小型供热反应堆的建造和运行方面,中国目前的技术发展水平如何?田丽的回答是“非常成熟”。他说,核供热对很多人来说可能是新鲜事,但对行业来说确实是个老话题。中国有近40年的技术积累,形成了多种技术路径。他说,早在上世纪80年代,清华大学的团队就成功利用池式研究堆为我们学校的三栋建筑供暖,面积超过16000平方米。除了池式反应堆,清华大学走出了另一条核供热堆的技术道路,即壳式反应堆,后来又在国内发展了池壳混合堆。2015年,新核(北京)能源科技有限公司推出了“蓝光热井”大气池核供热系统。2017年11月,中国原子能科学研究院改造的“49-2”池式反应堆进行了城市供热实验,取得圆满成功,充分验证了其可行性和安全性。以此为契机,中核集团发布了其主流产品“燕龙”400 MW池式供热堆。作为基本热负荷的承担者,可供热约2000万平方米,服务20万户家庭。

适应需求和强回归

早在上世纪八九十年代,东北和华北的许多城市就对利用核能供暖感兴趣,甚至列入计划。然而遗憾的是,由于种种非技术原因,这些意向或计划并未成真,核供热话题逐渐降温,相关技术也逐渐淡出公众视野。

近年来,随着空气体污染的治理,打赢蓝天保卫战被摆在越来越突出的位置。作为北方冬春季节空气体污染的主要来源,被替代的压力与日俱增。但天然气在我国是稀缺资源,严重依赖进口,“煤改气”供暖面临现实制约;在我国火电占主导地位的情况下,“煤改电”体制的改造和用电成本的居高不下并不能解决碳排放和氮氧化物排放的问题。人们再次将目光投向核能,核供热技术重回公众视野。

2017年,“49-2”池式反应堆城市供热实验取得圆满成功,核供热领域日趋活跃:2018年初,山东省烟台市与中国核工业集团公司签署池式供热堆项目协议;2018年7月,黑龙江省政府与国家电力投资公司成立核供热产业联盟,推动核供热项目落地;2019年6月,山西省大同市政府与蒂奇控股就包括核能供热在内的多个能源革命项目签署了合作框架协议。

我只听到楼梯响,但没有人下来。除了最近山东海阳核电热电联产模式商业运行成功,小堆供热项目商业运行没有任何消息。核供热的好处很多,国内相关技术也很成熟。是什么原因造成了上述情况?

作为“新核宣言”的主要起草者之一,田丽热衷于中国核能的发展,包括核供热。根据多年的观察和这方面的经验,他对这个问题给出了自己的答案。他认为大致有四个原因:第一,由于核能的特殊性,客户和公众由于缺乏了解或不具备相关知识,对核供热存在安全疑虑,而国际核安全事故尤其是恶性核安全事故加剧了他们的疑虑;二是业内对池式堆、壳式堆、池壳混合堆技术路线的争议,在一定程度上造成了认识上的混乱,影响了客户和公众对核供热技术的评价和信心;第三,壳牌反应器一度成为有关方面的主要技术路径,但其建设成本高,客户和投资者望而却步;第四,由于池式供热堆没有相关标准和评估规范,有关方面不得不参照核电的标准进行选址和设计,导致包括项目选址等前期工作存在诸多困难。

推进示范,寻求突破。

肯定有第一个吃螃蟹的。目前全国哪个地方最有可能获得核供热堆示范工程第一名?“我觉得内蒙古包头的可能性比较大。”中国电力发展促进会核能分会专委会秘书长王在接受本报采访时表示。作为清华大学知名专家,王曾任华能核电发展有限公司总经理,能源部、电力部等核电部门负责人。近年来,他积极支持核供热小型反应堆的示范和推广。

今年3月,新核(京)能源科技有限公司与内蒙古包头装备制造产业园管委会签署了包头市核能供热及核技术应用项目合作开发协议,与北方核燃料元件有限公司签署了池式供热堆项目合作意向书,王看好包头项目。很大程度上,基于这个项目,他选择了池式供热堆的技术路线,不仅造价低,而且国际上已经建成了200多座池式反应堆,累计安全运行10000反应堆年。同时,该项目位于合作方中核北方核燃料元件有限公司厂区内,当地民众对核供热的安全性有了更深入的了解,不仅可以为项目提供丰富的燃料供应、科研技术支持和人才储备,也为项目的顺利实施奠定了基础。

蒂奇新核电总裁徐钢在接受本报专访时表示,包头项目采用该公司研发的“蓝光热井”池式反应堆,堆芯位于池底。在任何事故下,依靠反应堆固有的负反馈特性,可以自动停堆;停堆后不需要采取任何余热冷却措施,1800吨的水可以保证堆芯不外露超过20天。燃料包壳和水池深埋地下,其他设备布置在密封厂房等四个屏障内,有效隔离了放射性。过滤后的废水收集系统可在发生泄漏时收集放射性废液,实现近乎“零排放”。地下反应堆具有优异的外部事件防护能力,无需场外应急就能有效消除大规模放射性释放。

生态环境部核与辐射安全中心原副总工程师常向东肯定了核反应堆供热技术尤其是池式反应堆技术的安全性。但他也指出,要打消公众对核技术安全性的疑虑并不容易,核电在发展初期也经历过类似的阶段。包头项目的供热堆位于当地现有的核燃料制造厂内,巧妙地解决了社会验收难的问题。虽然不具有普遍意义,但有利于示范工程建设。

进一步的探索需要标准。

包头池堆项目被寄予厚望,但在推进过程中,有关方面遇到了相关标准和规范缺失的问题。蒂奇新核电有限公司副总经理、包头项目经理王成刚说,包头场地地震烈度高,按核电建设安全标准进行抗震设计有一定难度。但业内专家认为,由于结构相对简单,固有安全性好,可以采取适当的安全防护措施,确保安全。目前,小型池式供热堆的选址和项目建设没有标准规范,审批和建设难度很大。

常向东强调,核供热设施选址、设计、制造标准亟待出台,项目开发建设部门、设计单位和相关职能部门特别是核安全监管部门需要进一步协调推进。在回顾中国核电的发展时,他指出:“当我们开始建造核电站时,我们也面临着国内没有标准可循的问题。标准是在实践和探索中逐步建立和完善的。我们要尊重科技规律,实事求是,逐步制定和完善。”

“探索有效的商业模式也非常重要,”田丽说。“供暖是民生工程,利润已经很低了。如果按照传统的核电模式进行建设和运营管理,企业的财务成本会很高。因此,我们必须探索新的投融资模式,如促进项目股东多元化和PPP模式,确保合理收益,规避风险和培育产业。”

国家发改委、能源局、环保部等十部门联合制定了《北方地区冬季清洁供热规划(2017-2021年)》,明确提出安全开展低温池堆供热示范,为发展核供热指明了方向,提供了有力的政策支持。相信在各方的努力下,清洁高效的核供热将在亿万家庭成为现实,不仅能在寒冷的冬天给人们带来温暖,也能为节能减排、空气体污染治理和美丽中国建设做出应有的贡献。

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