原題：從“單一型選手”轉向“全能型輔助”——

　　除了發(fā)電，核能還有這么多用途

　　近日，國家能源局發(fā)布1-6月份全國電力工業(yè)統計數據。上半年，全國發(fā)電裝機容量約24.4億千瓦，其中核電5553萬(wàn)千瓦，約占2.3%，同比增長(cháng)6.5%。作為清潔能源的核電，正在中國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

　　中國核電發(fā)展雖然起步晚，但從無(wú)到有、從小到大，形成了高水平的工業(yè)創(chuàng )新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，其技術(shù)水平和綜合實(shí)力已經(jīng)躋身世界第一方陣。近年來(lái)，除了生產(chǎn)電力外，核能還應用于城市供暖、工業(yè)供汽、海水淡化、合成燃料等諸多場(chǎng)景。

　　中核集團旗下中國核電核能開(kāi)發(fā)事業(yè)部副總經(jīng)理于開(kāi)治接受本報采訪(fǎng)時(shí)表示，核裂變過(guò)程釋放出大量熱能，可以較好匹配工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對高溫工藝熱參數的需求。核能綜合利用，就是契合各類(lèi)應用場(chǎng)景，或將熱能轉化為電能或直接提供高溫工藝熱，通過(guò)能量的梯級利用，實(shí)現科學(xué)用能，有助于提高能源利用效率。未來(lái)，核能將從“單一型選手”轉向“全能型輔助”，為綠色低碳發(fā)展貢獻更多“核”力量。

　　為工業(yè)供汽安全又節能

　　用核能燒開(kāi)水發(fā)電，一直是許多網(wǎng)友對核電的有趣比喻，而這種類(lèi)比也從本質(zhì)上道出了核電站的發(fā)電原理。于開(kāi)治解釋?zhuān)穗娬景l(fā)電主要是依靠核裂變釋放能量，將水加熱轉化為蒸汽，從而驅動(dòng)汽輪機發(fā)電。這其中，蒸汽不光可以用來(lái)發(fā)電，在工業(yè)生產(chǎn)中同樣大有用途。

　　5月27日，經(jīng)過(guò)3個(gè)月樁基施工建設，第一罐混凝土在田灣核電蒸汽供能項目能源站正式澆筑，標志著(zhù)全國首個(gè)工業(yè)用途核能供汽工程——中核集團田灣核電蒸汽供能項目全面拉開(kāi)建設帷幕。該工程由江蘇核電有限公司、連云港市徐圩新區石化基地聯(lián)合開(kāi)展，采用中核集團田灣核電3、4號機組蒸汽作為熱源，將蒸汽輸送至連云港石化產(chǎn)業(yè)基地進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)利用，預計2023年底投產(chǎn)供汽。項目建成后年供汽量達480萬(wàn)噸，可實(shí)現每年減少燃燒標準煤40萬(wàn)噸。

　　“高溫高壓蒸汽是化工生產(chǎn)不可或缺的要素。目前我國化工行業(yè)的工業(yè)蒸汽主要來(lái)自燃煤電廠(chǎng)或自備燃煤鍋爐，采用核能供汽將有效降低能耗、減少碳排放。”中核集團江蘇核電維修總經(jīng)理、工程負責人劉永生說(shuō)。

　　不少人關(guān)注，核能供汽的安全性如何保證？劉永生介紹，加熱的工業(yè)蒸汽經(jīng)由獨立隔離回路輸送，從設計源頭上確保了核能供汽清潔的安全。整個(gè)過(guò)程中，只有熱量交換，不存在介質(zhì)的連通，保障核能供汽清潔安全可靠。而且，通過(guò)管道預制架空蒸汽保溫方案等措施，能控制每公里溫度損失小于2℃、壓降0.03兆帕（Mpa）以?xún)龋行Э刂普羝L(cháng)距離傳輸過(guò)程中溫度和壓力的損失，滿(mǎn)足連云港石化產(chǎn)業(yè)基地工業(yè)用汽需求。

　　不只是石化產(chǎn)業(yè)，工業(yè)用熱或蒸汽有著(zhù)廣泛需求。例如，在造紙行業(yè)，紙張生產(chǎn)中一些化學(xué)藥品的加熱溶解需要使用蒸汽，加工成型等程序也離不開(kāi)蒸汽。在紡織印染行業(yè)，不論是染色、烘干還是漿紗、印染等步驟，都離不開(kāi)蒸汽的支持和配合。在橡膠行業(yè)，橡膠的壓延、硫化、干燥等工藝都要使用蒸汽。在制藥行業(yè)，制藥時(shí)需要用大量的工業(yè)蒸汽和純蒸汽對原材料、器械和設備進(jìn)行高溫滅菌，干燥、壓片、制粒等工藝也需要蒸汽支持。在有色金屬行業(yè)，新能源鋰電池的制造，同樣需要使用蒸汽以保證反應溫度。

　　就在7月15日，浙江海鹽核能供熱示范工程（二階段）工業(yè)供熱項目順利開(kāi)工，預計今年8月底建成，可提供24小時(shí)熱能供應保障，年工業(yè)供熱約28.8萬(wàn)吉焦。此舉相當于節約標準煤約1萬(wàn)噸，減排二氧化碳排放約2.4萬(wàn)噸，將實(shí)現產(chǎn)業(yè)發(fā)展和節能降碳雙贏(yíng)。今后，越來(lái)越多行業(yè)將用上核能供的蒸汽。

　　為居民供熱清潔又溫暖

　　與為工業(yè)提供蒸汽的原理相似，核能也為居民在冬日送去暖氣。浙江海鹽核能供熱示范工程的一階段便是民用供暖工程。事實(shí)上，在去年冬天，中國一南一北兩座小城——浙江海鹽、山東海陽(yáng)都已經(jīng)用上了核能供暖。

　　2021年11月9日，海陽(yáng)提前進(jìn)入供暖季，新老城區居民用上了核能供熱，供熱面積達450萬(wàn)平方米。依靠“暖核一號”提供的清潔熱量，海陽(yáng)市告別了延續多年的燃煤取暖歷史，成為全國首個(gè)零碳供暖城市。

　　作為全國首創(chuàng )，核能供熱項目并沒(méi)有現成的經(jīng)驗可以參考，技術(shù)攻關(guān)的每一步都是在創(chuàng )造歷史。“清潔電”能否產(chǎn)出“清潔熱”？為積累經(jīng)驗、打造樣板，山東核電凝聚了中國核能行業(yè)協(xié)會(huì )、清華大學(xué)、電力規劃設計總院等“大咖級”專(zhuān)家隊伍，對工程可研報告進(jìn)行評審，經(jīng)過(guò)緊張的質(zhì)詢(xún)、討論，技術(shù)方案獲得專(zhuān)家一致認可。

　　2019年7月10日，海陽(yáng)核能供熱一期項目正式開(kāi)工，工程內容包括核能供熱換熱首站建設和15公里主管網(wǎng)鋪設，當年9月30日全部完工。2019—2020年的供暖季，海陽(yáng)市臨港、度假區和核電產(chǎn)業(yè)園70萬(wàn)平方米共7757戶(hù)用上了核能供熱，整個(gè)供暖季運行平穩順暢，狀況良好，用戶(hù)室溫適宜，受到廣大用戶(hù)和社會(huì )各界的好評。2020年，山東核電又開(kāi)啟了推進(jìn)大規模長(cháng)距離供熱的研究工作。2021年11月9日，核能綜合利用帶來(lái)的暖流輸送到海陽(yáng)市的千家萬(wàn)戶(hù)。

　　“剛供暖，家里溫度就達到了23℃。”海陽(yáng)金陽(yáng)海岸花園小區居民成京增說(shuō)。有了核能供熱，居民住宅的供暖費也由原有的22元/平方米降到21元/平方米。

　　緊接著(zhù)，在2021年12月3日，全國南方首個(gè)核能供暖項目——浙江海鹽核能供熱示范工程一階段正式投運，供暖面積達46萬(wàn)平方米。海鹽核電新村、核電南苑、楓葉新村3個(gè)小區的近4000戶(hù)居民率先“嘗鮮”，用上了零碳、清潔、高效的“核暖氣”。這也意味著(zhù)中國南方開(kāi)啟了核能供暖的歷史，從此過(guò)冬抗寒再也不靠“抖”。

　　截至2022年4月，示范項目完成首個(gè)供暖季任務(wù)，持續安全穩定為近4000戶(hù)居民供熱100天，在供熱質(zhì)量提升的同時(shí)，供熱價(jià)格較過(guò)去降低了約1/3。據測算，到“十四五”末，項目全部建成投運后，能夠滿(mǎn)足海鹽約400萬(wàn)平方米供暖需求，相對于南方地區的電取暖方式，每年可節約電能消耗1.96億度。

　　核能供暖不僅清潔，還很安全。“核能供暖是從核電機組抽取部分蒸汽，通過(guò)換熱站進(jìn)行多次加熱，整個(gè)過(guò)程只有蒸汽加熱水、水加熱水兩個(gè)步驟。”秦山核電黨委書(shū)記、董事長(cháng)黃潛說(shuō)，核電站與用戶(hù)之間有多道回路隔離，每個(gè)回路間只有熱量的傳遞，沒(méi)有水的交換，更不會(huì )有放射性物質(zhì)進(jìn)入暖氣管道，熱水也只在小區內封閉循環(huán)，與核電站層層隔離，沒(méi)有任何接觸。

　　在秦山核電總經(jīng)理鄒正宇看來(lái)，核能供熱項目利用秦山核電基地機組冬季剩余熱功率，在不影響機組原有發(fā)電量和安全性能的前提下，向海鹽縣公建設施、居民小區及工業(yè)園區提供大規模安全、零碳、經(jīng)濟的核能供暖，真正實(shí)現了當地居民、地方政府、核電企業(yè)及生態(tài)環(huán)保的多方共贏(yíng)。

　　創(chuàng )新遠不止于此。在泳池式研究堆50多年安全穩定運行基礎上，中核集團針對北方城市供暖自主開(kāi)發(fā)了一種安全經(jīng)濟、綠色環(huán)保的堆型產(chǎn)品——“燕龍”泳池堆。于開(kāi)治介紹，“燕龍”泳池堆具有固有安全性高、清潔環(huán)保、管網(wǎng)適配性強等突出特點(diǎn)。一座400兆瓦的“燕龍”低溫供熱堆，供暖建筑面積達2000萬(wàn)平方米，可覆蓋20萬(wàn)個(gè)家庭。

　　目前，“燕龍”泳池式低溫供熱堆示范工程已列入吉林省“十四五”規劃。專(zhuān)家表示，在附近沒(méi)有核電站的一些地區，泳池式低溫供熱堆非常適合，它的安全系數較高，可以滿(mǎn)足一定范圍內的供熱需求，還可以解決散煤供熱帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題。

　　多領(lǐng)域應用注入核能力量

　　前不久，全球首批商用堆碳-14輻照生產(chǎn)靶件，在中核集團旗下中國核電控股的秦山核電三廠(chǎng)2號重水堆機組入堆，開(kāi)始商用堆生產(chǎn)碳-14同位素，預計將在2024年開(kāi)始向市場(chǎng)供貨，產(chǎn)量可滿(mǎn)足國內需求。這是核能綜合利用的又一重要突破。

　　什么是碳-14？它可以用來(lái)干什么？和我們的生活又有什么關(guān)系？原來(lái)，自然界中存在的碳，比如常見(jiàn)的石墨、鉆石、鉛筆芯等，都是碳-12。此外，它還有一些同位素“兄弟”，比如碳-11、碳-13以及碳-14，它們的原子核里都有6個(gè)質(zhì)子，而中子數卻不同。碳-12很穩定，碳-14則具有放射性。

　　“利用碳-14的放射性進(jìn)行標記和檢測，可以檢測幽門(mén)螺桿菌、開(kāi)展藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究。”中核集團秦山核電高級工程師孟智良介紹，碳-14常常被用作標記物，廣泛應用于農業(yè)、化學(xué)、醫學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。比如在農藥中加入碳-14，后期通過(guò)檢測農作物上碳-14的含量，就可以判斷出農藥的殘留量。

　　中核集團秦山核電正高級工程師樊申介紹，此前，中國曾采用過(guò)用于實(shí)驗研究的小型反應堆來(lái)生產(chǎn)碳-14，但是產(chǎn)量小，生產(chǎn)不連續，無(wú)法形成穩定的供應。此次使用商用核電機組，可以長(cháng)期保持高功率穩定運行，連續生產(chǎn)碳-14。

　　“就拿幽門(mén)螺桿菌的診斷與追蹤來(lái)說(shuō)，目前我國每年的幽門(mén)螺桿菌檢測需求超過(guò)3000萬(wàn)人次，市場(chǎng)不容小覷。”于開(kāi)治表示，中核集團在醫用同位素生產(chǎn)方面取得的重大突破，將有效解決和緩解國內碳-14同位素供給問(wèn)題，為建立穩定自主的醫用同位素供應保障體系、提升人民健康水平作出新的貢獻。

　　除了充分利用現有核電機組開(kāi)展核能綜合利用外，中核集團還通過(guò)科技創(chuàng )新，積極研發(fā)先進(jìn)核能系統，拓展更多核能綜合利用的新場(chǎng)景。例如，2021年7月13日，中核集團海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程正式開(kāi)工建設，成為全球首個(gè)開(kāi)工的陸上商用模塊化小型堆。

　　于開(kāi)治介紹，“玲龍一號”（ACP100）技術(shù)，是中核集團通過(guò)10余年自主研發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權的多功能模塊化小型壓水堆堆型，特點(diǎn)是小型化、模塊化、一體化、非能動(dòng)，可以作為清潔的分布式能源，在供電的同時(shí)可滿(mǎn)足海水淡化、區域供暖、工業(yè)供熱（冷）等多個(gè)領(lǐng)域應用需求。

　　在中國核學(xué)會(huì )理事長(cháng)王壽君看來(lái)，核能既具有可再生能源的零碳排放特性，又延續了化石能源不間斷穩定服役的特點(diǎn)，貼合大宗制造工藝的能源需求，應充分發(fā)揮大型壓水堆、高溫氣冷堆、模塊化小堆、低溫供熱堆等各自?xún)?yōu)勢，緊密結合用戶(hù)側綜合能源消費需求，建立集供電、居民供暖、工業(yè)供汽、制氫、海水淡化、同位素生產(chǎn)等為一體的多能互補、多能聯(lián)供的區域綜合能源系統，為未來(lái)中國綠色低碳發(fā)展注入核能力量。