建好燕龍傻瓜堆讓核能“走出去”再添新名片

2017-12-14 11:08:10 來源:《中國核工業(yè)報》作者:盛安陵　點擊量：評論 (0)

燕龍泳池式低溫供熱堆的安全性、經(jīng)濟性如何？中核集團后續(xù)還將采取哪些舉措進行研發(fā)和推廣呢？為此，本報記者專門采訪了中核集團總經(jīng)理助理、集團科技專項泳池式低溫供熱堆研發(fā)總指揮李曉明。響應(yīng)國家號召核能供

“燕龍”泳池式低溫供熱堆的安全性、經(jīng)濟性如何？中核集團后續(xù)還將采取哪些舉措進行研發(fā)和推廣呢？為此，本報記者專門采訪了中核集團總經(jīng)理助理、集團科技專項泳池式低溫供熱堆研發(fā)總指揮李曉明。

響應(yīng)國家號召

核能供熱助力建設(shè)美麗中國

記者（簡稱“記”）：據(jù)了解，核能作為清潔、高效的能源，在供熱技術(shù)方面的研究，國內(nèi)已有30多年的歷史，在全球也早有應(yīng)用先例。中核集團在當前進行核能供暖系統(tǒng)的研制有著怎樣的意義，其出發(fā)點和落腳點是什么？

李曉明（簡稱“李”）：的確，核能供熱在世界上早已開展。在國際上，核能區(qū)域供熱技術(shù)應(yīng)用已具有一定規(guī)模，主要采用大型核電機組熱電聯(lián)供的方式。

截至2011年底，全世界435臺在運核反應(yīng)堆中有57座在發(fā)電的同時產(chǎn)生熱水或蒸汽以應(yīng)用于區(qū)域供熱，超過總數(shù)的十分之一，主要分布于寒冷的東歐地區(qū)。1964年，瑞典原型核動力反應(yīng)堆（PHWR）Agesta，在位于斯德哥爾摩郊區(qū)的一個巖洞中建成，功率80MW，發(fā)電12MW，供熱130℃（供水）/70℃（回水），連續(xù)供熱10年。這是世界上第一個實現(xiàn)民用供熱的核電站。在國內(nèi)，清華大學(xué)1983年利用核能所現(xiàn)有游泳池堆改造后進行了核供熱試驗，連續(xù)兩年向所內(nèi)17000平方米建筑物供熱；隨后清華核能院又開發(fā)了殼式一體化自然循環(huán)反應(yīng)堆，并于1989年建成世界上首座專用供熱堆，功率為5MW。

而中核集團黨組決定將泳池式低溫供熱堆研發(fā)列入集團科技專項，主要的意義可以從三個層面談。

第一，從國家發(fā)展而言，國家大力支持清潔能源供暖，號召企業(yè)作為創(chuàng)新主體，大力實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。

2016年12月召開的中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議上，習(xí)近平總書記強調(diào)“推進地區(qū)冬季清潔取暖，關(guān)系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容。要按企業(yè)為主、政府推動、居民可承受的方針，宜氣則氣、宜電則電，盡可能利用清潔能源，加快提高清潔供暖比重。”李克強總理向十二屆全國人大五次會議作政府工作報告時提出了“堅決打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的要求。黨的十九大提出“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，建設(shè)美麗中國的號召。作為我國核科技工業(yè)的主體，核能和平利用的主力軍，國家安全、生態(tài)和人類健康的守護者，中核集團責無旁貸，也有決心、有信心、也有能力肩負起為人民提供美好生活和創(chuàng)造美好環(huán)境的責任和義務(wù)。此次舉行49-2堆供熱運行168小時演示見證儀式及“燕龍”型號發(fā)布和進展匯報活動，正是中核集團踐行創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念的具體實踐，是響應(yīng)黨中央國務(wù)院堅決打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)號召的生動體現(xiàn)。

第二，從我國北方地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀來說，近些年來各地方政府都在大力推進清潔能源供暖工作。

按照“宜電則電、宜氣則氣”的要求，各地均出現(xiàn)不同程度的發(fā)展瓶頸，有技術(shù)問題、也有成本問題。如何在改革發(fā)展和人民日益增長的美好生活需要之間尋求更好的平衡？我們想到了利用核能供暖的方式，這是現(xiàn)階段不可多得且非常成熟的能源供給方式。采取這一方式必將給地方區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展帶來深刻影響和變革，也必將為人民提供美好生活和創(chuàng)造美好環(huán)境。

第三，從核工業(yè)發(fā)展來看，泳池式低溫供熱堆的理念出自泳池式研究堆。

今天大家看到的49-2堆就是典型的泳池式研究堆。它被稱為為我國“兩彈一艇”研制作出貢獻的功勛研究堆。這是核工業(yè)軍民深度融合的又一個典范之作，也是核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓寬的另一領(lǐng)域。這個項目的實施必將對破解核工業(yè)發(fā)展難題、增強核工業(yè)發(fā)展動力、厚植核工業(yè)發(fā)展優(yōu)勢具有重大指導(dǎo)意義。

“燕龍”三步走，讓核能“走出去”再添新名片

記：此次發(fā)布的“燕龍”，是中核集團在泳池式研究堆50多年安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，針對北方城市供暖需求開發(fā)的產(chǎn)品，具有“零”堆熔、“零”排放、易退役、投資少等特點。未來這套供暖系統(tǒng)將怎樣推廣？

李：11月28日，泳池式低溫供熱堆項目演示驗證通過168小時的安全穩(wěn)定運行，一切數(shù)據(jù)正常，供熱效果良好，實現(xiàn)了預(yù)期目標。后續(xù)，我們還將在49-2堆上開展供熱參數(shù)影響、熱網(wǎng)負荷變化等供熱工況對反應(yīng)堆調(diào)節(jié)特性等影響開展研究。中核集團在原子能院成立“中核集團核能供熱工程技術(shù)研究中心”，也會繼續(xù)秉承“開放、包容、合作、共贏”的發(fā)展理念，與相關(guān)方共同推進示范項目的研發(fā)、設(shè)計等工作。

關(guān)于“燕龍”（DHR-400），我們按照“演示驗證-示范工程-商業(yè)推廣”三步走的戰(zhàn)略進行，在啟動利用原子能院49-2泳池式反應(yīng)堆進行供熱演示驗證工作的同時，還同步開展“燕龍”（DHR-400）型號研發(fā)設(shè)計。

我們將繼續(xù)推進這一型號的研發(fā)設(shè)計工作，與此同時，還會同步開展廠址遴選和項目安全審查及核準等相關(guān)工作。當然，廠址遴選工作一直是遵照國家發(fā)改委、國家能源局和國家核安全局的具體要求在推進。我們希望，在政府主管部門的大力支持下，在地方政府的積極配合下，在研發(fā)團隊的共同努力下，2018年底實現(xiàn)示范工程開工，2020年供暖季實現(xiàn)核能供熱。

示范工程建設(shè)后，我們將積極推進“燕龍”型號的商業(yè)化推廣工作。一臺400MW泳池堆可提供1000~2000萬平方米的供熱面積，對應(yīng)10-20萬戶三居室。因此，該技術(shù)可廣泛適用于我國大部分地區(qū)，規(guī)模適當，發(fā)展前景廣闊。

目前，我們也在開展國際市場的調(diào)研和技術(shù)推廣，分別對摩爾多瓦、愛爾蘭等國家開展技術(shù)推介，我們期望“燕龍”像“華龍”和“玲龍”一樣，成為我國核電、核能技術(shù)“走出去”的一張“亮麗名片”。

記：中核集團在發(fā)布“燕龍”時指出其熱價遠優(yōu)于燃氣，與燃煤、熱電聯(lián)產(chǎn)有經(jīng)濟可比性，其經(jīng)濟效益和社會效益具體如何？

李：在經(jīng)濟效益方面，泳池式堆放在一個深水池中，無壓力殼和安全殼等帶壓力的復(fù)雜設(shè)備，節(jié)省了土建投資；反應(yīng)堆低溫常壓運行，簡化了工藝系統(tǒng)和安全設(shè)施，降低了設(shè)備技術(shù)要求，降低了設(shè)備投資；泳池式堆在國內(nèi)已有幾十年的設(shè)計、建造和運行經(jīng)驗，可采用經(jīng)過使用的成熟設(shè)備和操作簡單的“傻瓜堆”運行模式，降低前期研發(fā)經(jīng)費和運行成本。據(jù)測算，在考慮供暖季4～6個月，未考慮碳稅及其它政府補貼的情況下，泳池式低溫供熱堆供熱價格為30～40元／GJ（1GJ=10億焦耳），大大優(yōu)于燃氣供熱（89元／GJ），與熱電聯(lián)產(chǎn)（25～40元／GJ）、燃煤（約30～40元／GJ）具有可比性，具有較好的市場競爭力。

在環(huán)保效益方面，一座400MW核能供熱堆每年可替代32萬噸燃煤，且沒有碳、氮、硫、煙塵及灰渣等排放，放射性釋放僅為燃煤排放的2%左右。而且，每年消耗的核燃料約2.5噸，與燃煤所需運送32萬噸煤炭、10萬噸灰渣的運輸相比，其運輸壓力也可大大減輕。

泳池式反應(yīng)堆“，傻瓜堆”既經(jīng)濟又安全

記：核能供熱時，老百姓最關(guān)注的問題是供暖水有沒有放射性。中核集團是如何保證核能供暖系統(tǒng)運行安全性的？

李：一是泳池式堆技術(shù)成熟度高。泳池式堆就是將堆芯放在一個常壓水池的深處，技術(shù)成熟度好，系統(tǒng)設(shè)備簡單，運行維護簡便，固有安全性好，有“傻瓜堆”之稱。泳池式堆是世界上已經(jīng)廣泛應(yīng)用的一種堆型，在半個多世紀累計10000堆年的運行實踐中，均保持了良好的安全記錄。我國也已建成11座，累計安全運行300多堆年，有著豐富的設(shè)計、建造、運行、維護的經(jīng)驗。

二是泳池堆技術(shù)具有良好的固有安全特性。堆芯位于水池底部，始終處于淹沒狀態(tài)；在任何事故下，依賴反應(yīng)堆固有負反饋特性可實現(xiàn)自動停堆；停堆后不采取任何余熱冷卻手段，約2000噸水可確保堆芯不會裸露，實現(xiàn)“零堆熔”。燃料包殼、堆水池、深埋地下及密封廠房等四道屏障，能有效隔離放射性；廢水收集系統(tǒng)的設(shè)置，可靠收集萬一泄漏的放射性廢液，確保不泄漏到廠房外，實現(xiàn)近“零排放”。地下反應(yīng)堆具有優(yōu)異的外部事件防護能力。綜合以上因素，可以切實消除放射性釋放，無需廠外應(yīng)急，易于貼臨居住區(qū)建設(shè)。

三是泳池堆技術(shù)廠址適應(yīng)性好。由于泳池式低溫供熱堆技術(shù)是通過三級換熱，將反應(yīng)堆的釋熱完全導(dǎo)出并送至熱網(wǎng)用戶，因此，無大型水源要求，內(nèi)陸、沿海均可，尤其適合北方內(nèi)陸地區(qū)；廠址地質(zhì)條件、地震條件及外部事件均不會構(gòu)成廠址選擇的因素；系統(tǒng)設(shè)備簡單，占地面積小，一座400MW泳池式核供熱站占地約35畝，可緩解用地的壓力；小堆放射性源項總量少，約為核電站的1%，“易退役”，廠址可恢復(fù)綠色復(fù)用。

四是泳池堆技術(shù)與熱網(wǎng)適配性好。池式低溫供熱堆熱源溫度（90℃／60℃）與城市現(xiàn)有供熱管網(wǎng)的實際運行需求和終端用戶設(shè)備均能匹配，因此利用池式低溫供熱堆承擔采暖基本熱負荷是可行的；與現(xiàn)有城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)的接入方式簡單、靈活，低溫堆的三回路系統(tǒng)直接接入城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)，不需要對現(xiàn)有城鎮(zhèn)熱網(wǎng)進行改造或更換；采用低溫堆熱源也不需要對用戶側(cè)的供暖設(shè)備進行改造或更換。

五是設(shè)置中間換熱回路，即使一、二次水換熱器有破口，由于二回路壓力高于一回路（常壓開口水池），其泄漏的放射性物質(zhì)不會泄露到供熱管網(wǎng)中。這也是我們積極推進49-2泳池堆開展演示驗證工作的初衷，我們通過持續(xù)監(jiān)測一、二回路和用戶處（我們的供熱廠房和辦公樓）的放射性，來證實我們設(shè)計的結(jié)果。經(jīng)過近十天的監(jiān)測，核供熱用戶處的放射性水平和市政管網(wǎng)供熱處的放射性水平一致，都在天然本底水平，核供熱前后3個用戶處放射性水平?jīng)]有變化。我們的監(jiān)測將一直持續(xù)下去。

原標題:建好燕龍傻瓜堆讓核能“走出去”再添新名片