我國北方已進(jìn)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(fā)強(qiáng)烈。
上世紀(jì)80年代,我國開始核能供熱反應(yīng)堆研發(fā),30多年來卻始終未能邁出實(shí)質(zhì)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(jì)劃 池式供熱堆示范工程立項(xiàng)后無法繼續(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)勢表現(xiàn)在低溫供熱上?!鼻迦A大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院(以下簡稱核研院)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)幔磻?yīng)堆可在低溫低壓條件下工作,能簡化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)、提高安全性并降低造價(jià)。
1981年,我國學(xué)者提出研究開發(fā)“核能低溫供熱”的倡議。
核能所(現(xiàn)核研院)向國家科委申報(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(jīng)過努力,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年獲得我國第一批發(fā)明專利授權(quán)。
但因?yàn)榉N種原因,深水池供熱堆未被列入國家科研計(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)后無法繼續(xù)。
技術(shù)問題明顯 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——通過簡化核電站技術(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年在高爾基市開工建造了2座500兆瓦商用殼式供熱堆——AST-500。1983年德國也設(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)方面的問題。
核能所派人去高爾基市,參觀和訪問了正在建設(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工的同樣型號(hào)的殼式供熱堆,都將被停建拆除。
德國人也認(rèn)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(xù)建造的重要原因之一。
與此同時(shí),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?yàn)榧夹g(shù)問題明顯,工程一再拖延,2002年,沈陽宣布?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。
首要問題是降低造價(jià)
近年來,隨著人們對大氣質(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。
“我覺得無論是哪種技術(shù)路線,遇到的共同問題是如何通過系統(tǒng)優(yōu)化,提高經(jīng)濟(jì)性?!敝泻思瘓F(tuán)“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設(shè)計(jì)師柯國土說,過去一年,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“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)、安全管理帶來新變化,同時(shí)供熱堆靠近城鎮(zhèn),需要增進(jìn)公眾對核能區(qū)域供熱的認(rèn)知度和接受度?!?/span>
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我國北方已進(jìn)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(fā)強(qiáng)烈。
上世紀(jì)80年代,我國開始核能供熱反應(yīng)堆研發(fā),30多年來卻始終未能邁出實(shí)質(zhì)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(jì)劃 池式供熱堆示范工程立項(xiàng)后無法繼續(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)勢表現(xiàn)在低溫供熱上?!鼻迦A大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院(以下簡稱核研院)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)幔磻?yīng)堆可在低溫低壓條件下工作,能簡化反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)、提高安全性并降低造價(jià)。
1981年,我國學(xué)者提出研究開發(fā)“核能低溫供熱”的倡議。
核能所(現(xiàn)核研院)向國家科委申報(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(jīng)過努力,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年獲得我國第一批發(fā)明專利授權(quán)。
但因?yàn)榉N種原因,深水池供熱堆未被列入國家科研計(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)后無法繼續(xù)。
技術(shù)問題明顯 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——通過簡化核電站技術(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年在高爾基市開工建造了2座500兆瓦商用殼式供熱堆——AST-500。1983年德國也設(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)方面的問題。
核能所派人去高爾基市,參觀和訪問了正在建設(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工的同樣型號(hào)的殼式供熱堆,都將被停建拆除。
德國人也認(rèn)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(xù)建造的重要原因之一。
與此同時(shí),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?yàn)榧夹g(shù)問題明顯,工程一再拖延,2002年,沈陽宣布?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。
首要問題是降低造價(jià)
近年來,隨著人們對大氣質(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。
“我覺得無論是哪種技術(shù)路線,遇到的共同問題是如何通過系統(tǒng)優(yōu)化,提高經(jīng)濟(jì)性?!敝泻思瘓F(tuán)“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設(shè)計(jì)師柯國土說,過去一年,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“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)、安全管理帶來新變化,同時(shí)供熱堆靠近城鎮(zhèn),需要增進(jìn)公眾對核能區(qū)域供熱的認(rèn)知度和接受度?!?/span>