研發(fā)30多年，沒(méi)建成一座商用供熱堆——

核能供熱，還要等多久?

本報(bào)記者 陳 瑜

我國(guó)北方已進(jìn)入采暖季。近年來(lái)飽受霧霾天氣困擾，清潔供熱能源的替代需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

上世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始核能供熱反應(yīng)堆研發(fā)，30多年來(lái)卻始終未能邁出實(shí)質(zhì)性一步，至今沒(méi)有建成一座商用供熱堆。

人們不禁要問(wèn)，核能供熱，還要等多久?

未被列入國(guó)家科研計(jì)劃 池式供熱堆示范工程立項(xiàng)后無(wú)法繼續(xù)

核能供熱并非新概念。早在半個(gè)世紀(jì)前，北歐就有核能供暖。

“核能供熱的突出優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在低溫供熱上。”清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)核研院)教授田嘉夫告訴記者，與鍋爐燃燒原理不同，核裂變反應(yīng)可以在任何溫度下發(fā)生，如果僅僅要求供應(yīng)低溫?zé)?，反?yīng)堆可在低溫低壓條件下工作，能簡(jiǎn)化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)、提高安全性并降低造價(jià)。

1981年，我國(guó)學(xué)者提出研究開(kāi)發(fā)“核能低溫供熱”的倡議。

核能所(現(xiàn)核研院)向國(guó)家科委申報(bào)的“核能低溫供熱”研究項(xiàng)目很快獲批，并在“六五”期間獲得支持。

1983年，核能所通過(guò)改造一座2兆瓦池式研究堆，為附近廠房成功供暖一個(gè)冬季。

但這僅僅是演示，要替代煤炭實(shí)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的供熱，還需要滿足集中供熱要求，將功率提高到200兆瓦以上、供水溫度提高到90℃。

經(jīng)過(guò)努力，研究人員創(chuàng)造性地提出了“深水池式供熱堆”，該堆采用主流堆型之一的池式供熱堆方案，將堆芯放在一個(gè)開(kāi)口的深埋地下的鋼筋混凝土容器內(nèi)，利用水層的靜壓力提高出口溫度，以滿足供熱的要求。該技術(shù)曾在1985年獲得我國(guó)第一批發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。

但因?yàn)榉N種原因，深水池供熱堆未被列入國(guó)家科研計(jì)劃，只有少數(shù)人員自愿組成研究小組繼續(xù)設(shè)計(jì)研究和開(kāi)發(fā)工作，導(dǎo)致天津和阜新的核能供熱示范工程立項(xiàng)后無(wú)法繼續(xù)。

技術(shù)問(wèn)題明顯 殼式供熱堆示范項(xiàng)目擱淺

田嘉夫告訴記者，上世紀(jì)80年代，全世界12個(gè)國(guó)家的大多數(shù)技術(shù)方案不是池式堆，而是殼式低溫供熱堆——通過(guò)簡(jiǎn)化核電站技術(shù)，設(shè)想將壓力殼變成低溫低壓容器。

走在最前面的蘇聯(lián)于1981年在高爾基市開(kāi)工建造了2座500兆瓦商用殼式供熱堆——AST-500。1983年德國(guó)也設(shè)計(jì)了與蘇聯(lián)技術(shù)方案完全一樣的殼式供熱堆，并與我國(guó)合作研究，核能所隨之啟動(dòng)了殼式供熱堆研究。

核能所決定先在院內(nèi)建造一個(gè)5兆瓦殼式供熱實(shí)驗(yàn)堆。1989年，該堆建成并為附近廠房供熱。

但這仍是一種演示，不能表現(xiàn)堆型達(dá)到實(shí)用規(guī)模后的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在隨后200兆瓦殼式供熱堆設(shè)計(jì)中，科研人員發(fā)現(xiàn)很多安全和經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題。

核能所派人去高爾基市，參觀和訪問(wèn)了正在建設(shè)的AST-500，卻被告知，該市已完成75%投資工程量的兩座堆，以及其他兩座城市開(kāi)工的同樣型號(hào)的殼式供熱堆，都將被停建拆除。

德國(guó)人也認(rèn)為此堆型有問(wèn)題，隨后退出了與我國(guó)的合作研究。

田嘉夫后來(lái)從一些資料了解到，在2兆帕壓力下，AST-500供熱堆要求的大口徑安全閥無(wú)法滿足，這是殼式供熱堆沒(méi)能繼續(xù)建造的重要原因之一。

與此同時(shí)，2000年以前，我國(guó)200兆瓦殼式供熱堆曾在哈爾濱、長(zhǎng)春、吉化、大慶和沈陽(yáng)等城市開(kāi)展了示范供熱站的工程前期工作，但因?yàn)榧夹g(shù)問(wèn)題明顯，工程一再拖延，2002年，沈陽(yáng)宣布?xì)な蕉押斯釡?zhǔn)備示范的項(xiàng)目停止工作，核供熱項(xiàng)目再?zèng)]有進(jìn)展。

首要問(wèn)題是降低造價(jià)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)大氣質(zhì)量的關(guān)注，核能供熱再次受到關(guān)注。

2017年11月，中核集團(tuán)正式宣布：泳池式輕水反應(yīng)堆49-2堆安全供熱滿168個(gè)小時(shí)，具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實(shí)操培訓(xùn)等能力。當(dāng)天還發(fā)布了實(shí)現(xiàn)區(qū)域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。

與此同時(shí)，中廣核正攜手清華大學(xué)共同推進(jìn)殼式供熱堆NHR200-Ⅱ低溫供熱堆技術(shù)示范項(xiàng)目落地。國(guó)家電投研發(fā)的微壓供熱堆HAPPY200也于2017年完成總體方案迭代及優(yōu)化，并進(jìn)行了候選廠址的調(diào)研勘察。

“我覺(jué)得無(wú)論是哪種技術(shù)路線，遇到的共同問(wèn)題是如何通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化，提高經(jīng)濟(jì)性。”中核集團(tuán)“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設(shè)計(jì)師柯國(guó)土說(shuō)，過(guò)去一年，團(tuán)隊(duì)干的一件大事，是在確保安全的情況下，提高經(jīng)濟(jì)性。此外，對(duì)“燕龍”示范堆建議廠址徐大堡進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，形成初步安全報(bào)告。“49-2堆只是研究堆，在此基礎(chǔ)上放大100倍的‘燕龍’是動(dòng)力堆，會(huì)給技術(shù)、安全管理帶來(lái)新變化，同時(shí)供熱堆靠近城鎮(zhèn)，需要增進(jìn)公眾對(duì)核能區(qū)域供熱的認(rèn)知度和接受度。”

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