研發(fā)30多年，沒建成一座商用供熱堆——

核能供熱，還要等多久?

本報記者 陳 瑜

我國北方已進入采暖季。近年來飽受霧霾天氣困擾，清潔供熱能源的替代需求愈發(fā)強烈。

上世紀80年代，我國開始核能供熱反應堆研發(fā)，30多年來卻始終未能邁出實質(zhì)性一步，至今沒有建成一座商用供熱堆。

人們不禁要問，核能供熱，還要等多久?

未被列入國家科研計劃 池式供熱堆示范工程立項后無法繼續(xù)

核能供熱并非新概念。早在半個世紀前，北歐就有核能供暖。

“核能供熱的突出優(yōu)勢表現(xiàn)在低溫供熱上。”清華大學核能技術設計研究院(以下簡稱核研院)教授田嘉夫告訴記者，與鍋爐燃燒原理不同，核裂變反應可以在任何溫度下發(fā)生，如果僅僅要求供應低溫熱，反應堆可在低溫低壓條件下工作，能簡化反應堆結構、提高安全性并降低造價。

1981年，我國學者提出研究開發(fā)“核能低溫供熱”的倡議。

核能所(現(xiàn)核研院)向國家科委申報的“核能低溫供熱”研究項目很快獲批，并在“六五”期間獲得支持。

1983年，核能所通過改造一座2兆瓦池式研究堆，為附近廠房成功供暖一個冬季。

但這僅僅是演示，要替代煤炭實現(xiàn)有經(jīng)濟競爭力的供熱，還需要滿足集中供熱要求，將功率提高到200兆瓦以上、供水溫度提高到90℃。

經(jīng)過努力，研究人員創(chuàng)造性地提出了“深水池式供熱堆”，該堆采用主流堆型之一的池式供熱堆方案，將堆芯放在一個開口的深埋地下的鋼筋混凝土容器內(nèi)，利用水層的靜壓力提高出口溫度，以滿足供熱的要求。該技術曾在1985年獲得我國第一批發(fā)明專利授權。

但因為種種原因，深水池供熱堆未被列入國家科研計劃，只有少數(shù)人員自愿組成研究小組繼續(xù)設計研究和開發(fā)工作，導致天津和阜新的核能供熱示范工程立項后無法繼續(xù)。

技術問題明顯 殼式供熱堆示范項目擱淺

田嘉夫告訴記者，上世紀80年代，全世界12個國家的大多數(shù)技術方案不是池式堆，而是殼式低溫供熱堆——通過簡化核電站技術，設想將壓力殼變成低溫低壓容器。

走在最前面的蘇聯(lián)于1981年在高爾基市開工建造了2座500兆瓦商用殼式供熱堆——AST-500。1983年德國也設計了與蘇聯(lián)技術方案完全一樣的殼式供熱堆，并與我國合作研究，核能所隨之啟動了殼式供熱堆研究。

核能所決定先在院內(nèi)建造一個5兆瓦殼式供熱實驗堆。1989年，該堆建成并為附近廠房供熱。

但這仍是一種演示，不能表現(xiàn)堆型達到實用規(guī)模后的安全性和經(jīng)濟性。在隨后200兆瓦殼式供熱堆設計中，科研人員發(fā)現(xiàn)很多安全和經(jīng)濟方面的問題。

核能所派人去高爾基市，參觀和訪問了正在建設的AST-500，卻被告知，該市已完成75%投資工程量的兩座堆，以及其他兩座城市開工的同樣型號的殼式供熱堆，都將被停建拆除。

德國人也認為此堆型有問題，隨后退出了與我國的合作研究。

田嘉夫后來從一些資料了解到，在2兆帕壓力下，AST-500供熱堆要求的大口徑安全閥無法滿足，這是殼式供熱堆沒能繼續(xù)建造的重要原因之一。

與此同時，2000年以前，我國200兆瓦殼式供熱堆曾在哈爾濱、長春、吉化、大慶和沈陽等城市開展了示范供熱站的工程前期工作，但因為技術問題明顯，工程一再拖延，2002年，沈陽宣布殼式堆核供熱準備示范的項目停止工作，核供熱項目再沒有進展。

首要問題是降低造價

近年來，隨著人們對大氣質(zhì)量的關注，核能供熱再次受到關注。

2017年11月，中核集團正式宣布：泳池式輕水反應堆49-2堆安全供熱滿168個小時，具備為原子能院部分辦公樓供熱、功能演示及實操培訓等能力。當天還發(fā)布了實現(xiàn)區(qū)域供熱的“燕龍”泳池式低溫供熱堆。

與此同時，中廣核正攜手清華大學共同推進殼式供熱堆NHR200-Ⅱ低溫供熱堆技術示范項目落地。國家電投研發(fā)的微壓供熱堆HAPPY200也于2017年完成總體方案迭代及優(yōu)化，并進行了候選廠址的調(diào)研勘察。

“我覺得無論是哪種技術路線，遇到的共同問題是如何通過系統(tǒng)優(yōu)化，提高經(jīng)濟性。”中核集團“燕龍”泳池式低溫供熱堆總設計師柯國土說，過去一年，團隊干的一件大事，是在確保安全的情況下，提高經(jīng)濟性。此外，對“燕龍”示范堆建議廠址徐大堡進行了初步設計，形成初步安全報告。“49-2堆只是研究堆，在此基礎上放大100倍的‘燕龍’是動力堆，會給技術、安全管理帶來新變化，同時供熱堆靠近城鎮(zhèn)，需要增進公眾對核能區(qū)域供熱的認知度和接受度。”