核能利用 不只是發(fā)電

　　核能不只能發(fā)電，還可以供暖、供汽、制氫、海水淡化，甚至生產(chǎn)醫(yī)用同位素用于治療癌癥……近年來，我國核能綜合利用勢(shì)頭漸起，維度與廣度進(jìn)一步拓展。

　　《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者近日調(diào)研采訪了解到，當(dāng)前越來越多的核電企業(yè)將核能綜合利用列為發(fā)展重點(diǎn)，正在加大投入、加速布局。中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國核能發(fā)展報(bào)告(2023)》預(yù)計(jì)，核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)有望成為我國新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

　　核能供熱加速擴(kuò)圍

　　驅(qū)車從浙江海鹽縣城出發(fā)，沿翁金線一路向南，行至秦山腳下，我國核電機(jī)組數(shù)量最多、堆型最豐富的秦山核電基地就坐落于此。

　　作為南方首個(gè)核能供熱項(xiàng)目，浙江海鹽核能供熱示范工程正是利用該基地機(jī)組剩余熱功率向海鹽縣公建設(shè)施、居民小區(qū)及工業(yè)園區(qū)供熱。“居民供暖季已經(jīng)結(jié)束，目前主要是給一些工業(yè)用戶提供熱量。”秦山核電科技創(chuàng)新處主任工程師張?jiān)迫A指著正在運(yùn)行的設(shè)備向《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者介紹說。

　　據(jù)了解，自2021年12月3日正式投運(yùn)以來，浙江海鹽核能供熱示范工程(一期)已順利完成兩個(gè)供暖季，4000余戶居民享受到了和北方城市一樣的“暖氣自由”。同時(shí)，從2022年12月15日起，中國首個(gè)核能工業(yè)供熱示范平臺(tái)投用，目前已為6家工業(yè)企業(yè)提供熱能供應(yīng)保障。

　　按照規(guī)劃，2025年該示范工程全面建成后，可以滿足400萬平方米供熱需求。相對(duì)于南方地區(qū)用電取暖方式，每年可節(jié)約電能消耗1.96億度，相當(dāng)于每年可減少燃用標(biāo)煤約2.46萬噸、減排二氧化硫1817噸、氮氧化物908噸、二氧化碳5.9萬噸，對(duì)海鹽當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗有著重要意義。

　　核能供熱(包括供暖、供汽)是核能綜合利用的最主要途徑。目前，全世界400余臺(tái)在運(yùn)核反應(yīng)堆中有超過1/10的機(jī)組已實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，且已累計(jì)安全運(yùn)行約1000堆/年。

　　“我國‘十四五’發(fā)展規(guī)劃中已明確提出積極穩(wěn)妥開展核能供熱等綜合利用，現(xiàn)已取得積極成效。”中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)特邀顧問王炳華在日前召開的中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇·2023年春季國際高峰會(huì)議上介紹稱，山東海陽核電廠、浙江秦山核電廠、遼寧紅沿河核電廠已實(shí)現(xiàn)559萬平方米核能供暖，江蘇田灣核電廠核能工業(yè)供汽改造正在有序推進(jìn)。

　　安全性和經(jīng)濟(jì)性是包括供熱在內(nèi)的核能綜合利用能否規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵考量指標(biāo)。

　　張?jiān)迫A解釋說，核能供熱是由核電機(jī)組產(chǎn)生的熱能，通過多道熱閉式循環(huán)送至用戶，這一過程中只有熱量交換，沒有介質(zhì)交換，同時(shí)通過回路壓差設(shè)計(jì)、設(shè)置高精度監(jiān)測(cè)裝置等措施，確保核能供熱安全可靠。

　　從經(jīng)濟(jì)性來看，根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)等開展的聯(lián)合調(diào)研，核能供熱成本與燃煤供熱相當(dāng)，較燃?xì)夤峋哂袃?yōu)勢(shì)。而且，通過直接利用熱能，核能利用效率也將得到提高。核能發(fā)電效率約37%，以海陽核電900MW供暖為例，供暖季機(jī)組效率可提升至56%左右。

　　在王炳華看來，核能供熱具有清潔低碳、安全可靠的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性得到初步驗(yàn)證，“雙碳”目標(biāo)下具有廣闊的市場(chǎng)空間。根據(jù)當(dāng)前核電布局，利用北方地區(qū)已投運(yùn)核電項(xiàng)目進(jìn)行供暖，具備實(shí)現(xiàn)1.6億平方米核能供暖能力;隨著在建核電機(jī)組的建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)2030年，將具備3.2億平方米核能供暖能力。

　　醫(yī)用同位素國產(chǎn)化發(fā)力

　　核能綜合利用，不只是清潔供暖、工業(yè)供熱，還有醫(yī)用同位素生產(chǎn)。

　　同位素主要通過反應(yīng)堆輻照、加速器輻照、高放廢液提取以及發(fā)聲器制備等4種方式產(chǎn)生，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中應(yīng)用廣泛，在心腦血管、惡性腫瘤等重大疾病診治中更是不可替代，預(yù)計(jì)到2030年國內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模將超千億元。

　　“目前，我國醫(yī)用同位素主要依賴進(jìn)口，價(jià)格貴不說，供應(yīng)還得不到保障。”秦山核電專項(xiàng)工程處重水堆研發(fā)科副科長樊申告訴《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者，與發(fā)達(dá)國家相比，我國無論醫(yī)用同位素的種類還是批準(zhǔn)上市的品種上都有很大差距。

　　面對(duì)這一難題，2021年國家原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合科技部等7部門正式發(fā)布《醫(yī)用同位素中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(下稱《規(guī)劃》)，這也是我國首個(gè)針對(duì)核技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)布的綱領(lǐng)性文件。

　　政策暖風(fēng)已來，作為擁有國內(nèi)唯一商用重水堆核電機(jī)組的秦山核電，打造我國最大同位素生產(chǎn)基地成為其“十四五”期間“再創(chuàng)業(yè)”藍(lán)圖的重要增長極。

　　但同位素的生產(chǎn)并非易事，對(duì)此一直參與這項(xiàng)工作的樊申深有體會(huì)。“之前我國主要是5座研究堆進(jìn)行醫(yī)藥同位素生產(chǎn)和制備，我們現(xiàn)在要在商用堆上開展，意味著需要把靶件材料放到高效運(yùn)行的反應(yīng)堆中接受輻照，但要確保安全，不能影響發(fā)電，可以說是沒有經(jīng)驗(yàn)可循，也沒有技術(shù)積累，只能反復(fù)試驗(yàn)論證，一個(gè)一個(gè)攻克難題。”

　　2022年4月26日14時(shí)55分，透著銀灰色光澤的全球首批商用堆碳-14同位素靶件材料，緩緩插入秦山核電的反應(yīng)堆堆芯。兩年后它與世人再見面時(shí)，中國人就將收獲自主生產(chǎn)的碳-14同位素，提前超額完成《規(guī)劃》任務(wù)。

　　“碳-14同位素在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，如用于幽門螺旋桿菌檢測(cè)等。秦山核電重水堆輻照生產(chǎn)碳-14同位素，具有中子通量高、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長、成本較低等優(yōu)勢(shì)，年產(chǎn)量可滿足國內(nèi)需求并有盈余，預(yù)計(jì)相關(guān)藥品價(jià)格也會(huì)降下來。”樊申稱。

　　與此同時(shí)，秦山核電已于去年底啟動(dòng)了首批商用堆釔-90玻璃微球生產(chǎn)靶件研制，該同位素主要用于肝癌、腫瘤靶向治療，后續(xù)還將安排碘-131、鍶-89等同位素的生產(chǎn)，將有力帶動(dòng)輻照加工、核特色醫(yī)療、核技術(shù)裝備制造、核藥制備、診斷醫(yī)療等同位素應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

　　《中國核能發(fā)展報(bào)告(2023)》指出，未來我國同位素及其制品將逐步實(shí)現(xiàn)自主化生產(chǎn)與供應(yīng);放射性藥物的研制進(jìn)程有望進(jìn)一步加快，核醫(yī)療裝備行業(yè)國產(chǎn)替代進(jìn)程將不斷加速。

　　核能綜合利用空間廣闊

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，核能綜合利用前景廣闊，未來核能項(xiàng)目將從以往單一的供電向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領(lǐng)域發(fā)展，核電企業(yè)也將成為綜合性能源及產(chǎn)品服務(wù)商，助推新型商業(yè)模式涌現(xiàn)。

　　根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)《世界核電反應(yīng)堆》報(bào)告，截至2021年底，全球有11個(gè)國家69臺(tái)機(jī)組實(shí)現(xiàn)了區(qū)域供暖、工業(yè)供熱、海水淡化等其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)的綜合利用。

　　目前我國核電海水淡化為多個(gè)核電廠廠用水提供了保障，正在探索商業(yè)化核電海水淡化項(xiàng)目。海南昌江多用途模塊式小堆示范工程已進(jìn)入核島安裝階段，在發(fā)電的同時(shí)還將為周邊企業(yè)提供蒸汽及海水淡化服務(wù);江蘇、廣東、貴州等多個(gè)省份正在規(guī)劃和布局高溫氣冷堆、小型反應(yīng)堆開展綜合利用。

　　“在‘雙碳’目標(biāo)下，我們都在積極探索和挖掘核能新的作用，比如北方大面積的供熱、海水淡化、工業(yè)供汽等等。”中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院產(chǎn)業(yè)開發(fā)管理人員冀麗介紹說。

　　眾多核電企業(yè)還在探索多能互補(bǔ)發(fā)展模式。“用電量具有波峰和波谷，但對(duì)核電站而言，核燃料不論發(fā)電與否都有損耗。因此，為了提升核電站發(fā)電效率，應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰壓力，可以將核電與抽蓄相結(jié)合。核電站可以利用抽蓄水庫的蓄能調(diào)峰能力，在用電低谷時(shí)將發(fā)出的電以抽蓄的方式蓄積起來，等到用電高峰時(shí)再借助水的勢(shì)能來發(fā)電，達(dá)到能源的互補(bǔ)效應(yīng)。”中核國電漳州能源有限公司工程計(jì)劃處進(jìn)度管理科副科長歐勛分析稱。

　　在王炳華看來，核能制氫、海水淡化具有較好的市場(chǎng)空間，核能集中供冷具備技術(shù)可行性，但其進(jìn)一步規(guī)?；l(fā)展取決于技術(shù)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)性的提升。

　　他預(yù)計(jì)，2030年，考慮1.1億千瓦壓水堆核電均具備制氫能力時(shí)(考慮反應(yīng)堆額定功率30%用于制氫)，可實(shí)現(xiàn)核能制氫年產(chǎn)量330萬噸，能夠滿足全國一成的氫氣需求;2060年，倘若熱制氫、電熱混合制氫及高溫氣冷堆技術(shù)取得突破，可實(shí)現(xiàn)核能制氫年產(chǎn)量900萬噸以上。根據(jù)在建和已規(guī)劃核能海淡項(xiàng)目測(cè)算，預(yù)計(jì)2025年中國核能海水淡化規(guī)模將達(dá)到21萬噸/日;到2030年，將達(dá)到40萬噸/日。來源：經(jīng)濟(jì)參考報(bào) 記者 王璐 實(shí)習(xí)生 祁航