核能供熱,還要等多久?

發布時間:2018-11-21


我國北方已進入采暖季。近年來飽受霧霾天氣困擾,清潔供熱能源的替代需求愈發強烈。

上世紀80年代,我國開始核能供熱反應堆研發,30多年來卻始終未能邁出實質性一步,至今沒有建成一座商用供熱堆。

人們不禁要問,核能供熱,還要等多久?

未被列入國家科研計劃 池式供熱堆示范工程立項后無法繼續

核能供熱并非新概念。早在半個世紀前,北歐就有核能供暖。

“核能供熱的突出優勢表現在低溫供熱上?!鼻寤笱Ш四薌際跎杓蒲芯吭海ㄒ韻錄虺坪搜性海┙淌諤錛畏蚋嫠嘸欽?,與鍋爐燃燒原理不同,核裂變反應可以在任何溫度下發生,如果僅僅要求供應低溫熱,反應堆可在低溫低壓條件下工作,能簡化反應堆結構、提高安全性并降低造價。

1981年,我國學者提出研究開發“核能低溫供熱”的倡議。

核能所(現核研院)向國家科委申報的“核能低溫供熱”研究項目很快獲批,并在“六五”期間獲得支持。

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

但這僅僅是演示,要替代煤炭實現有經濟競爭力的供熱,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℃。

經過努力,研究人員創造性地提出了“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,將堆芯放在一個開口的深埋地下的鋼筋混凝土容器內,利用水層的靜壓力提高出口溫度,以滿足供熱的要求。該技術曾在1985年獲得我國第一批發明專利授權。

但因為種種原因,深水池供熱堆未被列入國家科研計劃,只有少數人員自愿組成研究小組繼續設計研究和開發工作,導致天津和阜新的核能供熱示范工程立項后無法繼續。

技術問題明顯 殼式供熱堆示范項目擱淺

田嘉夫告訴記者,上世紀80年代,全世界12個國家的大多數技術方案不是池式堆,而是殼式低溫供熱堆——通過簡化核電站技術,設想將壓力殼變成低溫低壓容器。

走在最前面的蘇聯于1981年在高爾基市開工建造了2座500兆瓦商用殼式供熱堆——AST-500。1983年德國也設計了與蘇聯技術方案完全一樣的殼式供熱堆,并與我國合作研究,核能所隨之啟動了殼式供熱堆研究。

核能所決定先在院內建造一個5兆瓦殼式供熱實驗堆。1989年,該堆建成并為附近廠房供熱。

但這仍是一種演示,不能表現堆型達到實用規模后的安全性和經濟性。在隨后200兆瓦殼式供熱堆設計中,科研人員發現很多安全和經濟方面的問題。

核能所派人去高爾基市,參觀和訪問了正在建設的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工的同樣型號的殼式供熱堆,都將被停建拆除。

德國人也認為此堆型有問題,隨后退出了與我國的合作研究。

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

與此同時,2000年以前,我國200兆瓦殼式供熱堆曾在哈爾濱、長春、吉化、大慶和沈陽等城市開展了示范供熱站的工程前期工作,但因為技術問題明顯,工程一再拖延,2002年,沈陽宣布殼式堆核供熱準備示范的項目停止工作,核供熱項目再沒有進展。

首要問題是降低造價

近年來,隨著人們對大氣質量的關注,核能供熱再次受到關注。

2017年11月,中核集團正式宣布:泳池式輕水反應堆49-2堆安全供熱滿168個小時,具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實操培訓等能力。當天還發布了實現區域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。

與此同時,中廣核正攜手清華大學共同推進殼式供熱堆NHR200-Ⅱ低溫供熱堆技術示范項目落地。國家電投研發的微壓供熱堆HAPPY200也于2017年完成總體方案迭代及優化,并進行了候選廠址的調研勘察。

“我覺得無論是哪種技術路線,遇到的共同問題是如何通過系統優化,提高經濟性?!敝瀉思擰把嗔庇境厥降臀鹿┤榷炎萇杓剖鹿了?,過去一年,團隊干的一件大事,是在確保安全的情況下,提高經濟性。此外,對“燕龍”示范堆建議廠址徐大堡進行了初步設計,形成初步安全報告?!?9-2堆只是研究堆,在此基礎上放大100倍的‘燕龍’是動力堆,會給技術、安全管理帶來新變化,同時供熱堆靠近城鎮,需要增進公眾對核能區域供熱的認知度和接受度?!?/p>

(來源:科技日報北京11月21日電)

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