以“核”生“汽”,探索核能综合利用新领域

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我国首个工业园区核能供汽工程田湾核电蒸汽供能项目,预计将在2023年底完工。届时,零碳排放的清洁蒸汽将从田湾核电站源源不断地输向江苏连云港徐圩新区石化基地,国内核能供汽也将真正迈向实践应用。


伴随着打桩机有节奏的轰鸣声,中国核工业集团有限公司(以下简称中核集团)田湾核电蒸汽供能项目(以下简称蒸汽供能项目)能源站不久前正式浇灌下第一罐混凝土。



这是我国首个工业园区核能供汽工程,该工程预计将在2023年底正式完工。届时,零碳排放的清洁蒸汽将从田湾核电站源源不断地输向江苏连云港徐圩新区石化基地,国内核能供汽也将真正迈向实践应用,我国的核能综合利用由此又向前推进了一大步。


“核”能生“汽”是真的吗?


核能供汽,顾名思义就是利用核电站的热量,供应工业蒸汽。它是目前解决石化产业用汽需求,降低综合能耗和减轻环境污染的一种新途径。


核能供汽主要是从核电机组的二回路抽取蒸汽作为热源,经过多级换热,最后经工业用汽管网将热量传递至用户端。


它采用三个回路蒸汽转换方案,一回路产生的热量通过蒸汽发生器加热二回路的水,产生高温高压的蒸汽;通过抽取部分蒸汽,在换热站中将海水淡化厂生产的淡水加热成为符合工业标准的蒸汽。加热后的蒸汽经过三回路管网传送到用汽端。


核能供汽安全吗?


在供汽过程中,核电站与用户端之间不会直接发生联系,全程只有热量的传递。设计上采用核电站一回路与二回路、二回路与工业蒸汽回路的双重隔离,在物理隔绝的情况下,确保核能供汽技术安全可靠、清洁高效。在不影响现有核电机组安全性前提下,通过技术改造从设计源头上保证核能供汽清洁安全,符合工业蒸汽各项行业标准。



为什么要核能供汽?


2021年10月,国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》聚焦“十四五”和“十五五”两个碳达峰关键期,提出了提高非化石能源消费比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放水平等主要目标。


核能是安全、经济、高效的清洁能源,是人类应对气候变化重要能源选择。在碳达峰碳中和与能源转型大背景下,在有核电的地方利用核能替代化石能源热源,是推动工业用汽清洁低碳化的有效途径。


此外,国家发改委和国家能源局公布的《“十四五”现代能源体系》也提出“开展核能综合利用示范,积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程,推动核能在清洁供暖、工业供热、海水淡化等领域的综合利用”。


不断探索核能综合利用新领域


在蒸汽供能项目正式开工建设前,核能供暖已经温暖了我国南北的两座小城。浙江海盐、山东海阳,都在上一个冬天相继用上了核能供暖。山东海阳更是依靠“暖核一号”提供的清洁热量成为了全国第一个“零碳”供暖城市。


核能供暖、核能供汽,本质上提供的都是以水蒸气为载体的热量。但核能的用途还远不止于此,借助核电站堆芯内发生的核反应,辐照含有氮元素的靶件,可以实现碳14的生产。据悉,今年4月底,全球首批商用堆碳14辐照生产靶件已在中核集团秦山核电三厂2号重水堆机组入堆,开始大规模生产碳14同位素,预计将于2024年开始向市场提供相关产品。届时,我国碳14完全依赖进口的局面将得到根本性改变。


据介绍,核能综合利用领域广泛,核能制氢也具有广阔的发展前景。在核能技术中,高温气冷堆可以为制氢工艺同时提供电能和热能,并且不释放温室气体,还具有分解效率高、便于工业规模化生产等优势。去年年底,我国首座高温气冷堆核电站——石岛湾高温气冷堆核电站已正式发电。不过相关专家也表示,目前,核能制氢的关键技术仍有待进一步突破、提升。


核能用途虽多,但因地制宜仍然是开展核能综合利用的重要原则。陈金星说,不同地区、不同类型的核能项目在开展综合利用时,都需要融入到当地的发展规划和产业规划中,寻找契合的合作方向,综合考虑核能利用方式,并且要充分考虑经济性因素,如热价和电价等。


陈金星强调,安全永远是首要考虑的因素,“核能项目选址要严格遵守国家的法律法规,在项目前期要充分对地质、人口、取排水、电网或热网等进行充分地论证和分析,确保核能项目的安全”。


当前,我国核能综合利用正呈现出多样化发展的局面,核能综合利用不仅最大程度高效利用了宝贵的核能,其利用过程本身也推动了核能技术的创新发展。陈金星表示,未来如小型堆、池式供热堆等新堆型的开发建设,都将在发电同时,兼顾更多的综合利用方式,使核能的效益达到最大化。


我国核能综合利用前景如何?


随着我国“双碳”战略的持续推进、能源安全战略的深化落实,核能将在支撑我国“双碳”目标实现过程中发挥不可或缺的作用,核能的综合利用也将迎来新的发展机遇。



我国在政策层面高度重视推动核能综合利用。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出,“推动模块式小型堆、60万千瓦级商用高温气冷堆、海上浮动式核动力平台等先进堆型示范。”“开展核能综合利用示范。”


*** 中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出,要“在北方城镇加快推进热电联产集中供暖,加快工业余热供暖规模化发展,积极稳妥推进核电余热供暖。”


国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》明确提出“积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程,开展核能综合利用示范。”


2022年3月,国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出,“开展核能综合利用示范,积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程,推动核能在清洁供暖、工业供热、海水淡化等领域的综合利用。”


同月,国家发展改革委、国家能源局印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出“推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等技术研发。”


本文来源:科普中国,中国能源报,科技日报


注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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