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核能供热 还要等多久?

国际燃气网  来源:科技日报  作者:陈 瑜  日期:2018-11-22
    11月21日,商丘副市长张家明带领市城管局、供热办等部门负责同志,调研督导中心城区集中供热工作。
 
    张家明一行先后来到商鼎路热力管网施工现场和黄河东路热力管网施工现场,实地查看工程进度,要求施工单位要想方设法克服施工当中遇到的困难,加大施工力度,尽早完成收尾工程。随后,张家明来到中电(商丘)热电有限公司,查看机组运行情况,并召开座谈会,听取了城区供热工作情况汇报,并就进一步做好供热工作提出意见和建议。
 
  张家明指出,目前商丘市运河以北区域供暖温度不达标,热力管网建设还存在一些施工障碍。施工企业和供热企业要进一步提高认识,及时梳理和解决供热工作中存在的困难和问题。要本着认真负责的态度,加强施工力量组织,加强协调,加强调度,加强沟通,加强风险管控,进一步提高服务质量,以人民群众的满意为根本标准,确保安全、有效供热,全力做好今冬城区集中供热工作。我国北方已进入采暖季。近年来饱受雾霾天气困扰,清洁供热能源的替代需求愈发强烈。
 
  上世纪80年代,我国开始核能供热反应堆研发,30多年来却始终未能迈出实质性一步,至今没有建成一座商用供热堆。
 
  人们不禁要问,核能供热,还要等多久?
 
  未被列入国家科研计划 池式供热堆示范工程立项后无法继续
 
  核能供热并非新概念。早在半个世纪前,北欧就有核能供暖。
 
  “核能供热的突出优势表现在低温供热上。”清华大学核能技术设计研究院(以下简称核研院)教授田嘉夫告诉记者,与锅炉燃烧原理不同,核裂变反应可以在任何温度下发生,如果仅仅要求供应低温热,反应堆可在低温低压条件下工作,能简化反应堆结构、提高安全性并降低造价。
 
  1981年,我国学者提出研究开发“核能低温供热”的倡议。
 
  核能所(现核研院)向国家科委申报的“核能低温供热”研究项目很快获批,并在“六五”期间获得支持。
 
  1983年,核能所通过改造一座2兆瓦池式研究堆,为附近厂房成功供暖一个冬季。
 
  但这仅仅是演示,要替代煤炭实现有经济竞争力的供热,还需要满足集中供热要求,将功率提高到200兆瓦以上、供水温度提高到90℃。
 
  经过努力,研究人员创造性地提出了“深水池式供热堆”,该堆采用主流堆型之一的池式供热堆方案,将堆芯放在一个开口的深埋地下的钢筋混凝土容器内,利用水层的静压力提高出口温度,以满足供热的要求。该技术曾在1985年获得我国第一批发明专利授权。
 
  但因为种种原因,深水池供热堆未被列入国家科研计划,只有少数人员自愿组成研究小组继续设计研究和开发工作,导致天津和阜新的核能供热示范工程立项后无法继续。
 
  技术问题明显 壳式供热堆示范项目搁浅
  田嘉夫告诉记者,上世纪80年代,全世界12个国家的大多数技术方案不是池式堆,而是壳式低温供热堆——通过简化核电站技术,设想将压力壳变成低温低压容器。
 
  走在最前面的苏联于1981年在高尔基市开工建造了2座500兆瓦商用壳式供热堆——AST-500。1983年德国也设计了与苏联技术方案完全一样的壳式供热堆,并与我国合作研究,核能所随之启动了壳式供热堆研究。
 
  核能所决定先在院内建造一个5兆瓦壳式供热实验堆。1989年,该堆建成并为附近厂房供热。
 
  但这仍是一种演示,不能表现堆型达到实用规模后的安全性和经济性。在随后200兆瓦壳式供热堆设计中,科研人员发现很多安全和经济方面的问题。
 
  核能所派人去高尔基市,参观和访问了正在建设的AST-500,却被告知,该市已完成75%投资工程量的两座堆,以及其他两座城市开工的同样型号的壳式供热堆,都将被停建拆除。
 
  德国人也认为此堆型有问题,随后退出了与我国的合作研究。
 
  田嘉夫后来从一些资料了解到,在2兆帕压力下,AST-500供热堆要求的大口径安全阀无法满足,这是壳式供热堆没能继续建造的重要原因之一。
 
  与此同时,2000年以前,我国200兆瓦壳式供热堆曾在哈尔滨、长春、吉化、大庆和沈阳等城市开展了示范供热站的工程前期工作,但因为技术问题明显,工程一再拖延,2002年,沈阳宣布壳式堆核供热准备示范的项目停止工作,核供热项目再没有进展。
 
  首要问题是降低造价
  近年来,随着人们对大气质量的关注,核能供热再次受到关注。
 
  2017年11月,中核集团正式宣布:泳池式轻水反应堆49-2堆安全供热满168个小时,具备为原子能院部分办公楼供热、功能演示及实操培训等能力。当天还发布了实现区域供热的“燕龙”泳池式低温供热堆。
 
  与此同时,中广核正携手清华大学共同推进壳式供热堆NHR200-Ⅱ低温供热堆技术示范项目落地。国家电投研发的微压供热堆HAPPY200也于2017年完成总体方案迭代及优化,并进行了候选厂址的调研勘察。
 
  “我觉得无论是哪种技术路线,遇到的共同问题是如何通过系统优化,提高经济性。”中核集团“燕龙”泳池式低温供热堆总设计师柯国土说,过去一年,团队干的一件大事,是在确保安全的情况下,提高经济性。此外,对“燕龙”示范堆建议厂址徐大堡进行了初步设计,形成初步安全报告。“49-2堆只是研究堆,在此基础上放大100倍的‘燕龙’是动力堆,会给技术、安全管理带来新变化,同时供热堆靠近城镇,需要增进公众对核能区域供热的认知度和接受度。”
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