核能供暖：碳中和下的供暖新解

文 | 田力

解決了技術(shù)路線分歧的核能供暖，是實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模低碳供暖的優(yōu)良選擇。

只要燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣），就會(huì)排放二氧化碳。而二氧化碳作為溫室氣體中的主要成分，將會(huì)對(duì)地球氣候和生態(tài)帶來(lái)災(zāi)難性的變化，無(wú)論我們有多么需要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)發(fā)展，都不能在全球碳達(dá)峰和碳中和的共同戰(zhàn)役中熟視無(wú)睹，更不能無(wú)所作為。

很顯然，在全世界絕大部分國(guó)家都承諾了在2050年之前實(shí)現(xiàn)碳中和的形勢(shì)下，中國(guó)要想在新時(shí)代的世界政治經(jīng)濟(jì)舞臺(tái)上有足夠的發(fā)言權(quán)和影響力，必須要行動(dòng)起來(lái)了。

可以想見(jiàn)的未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)是，燃煤發(fā)電/供熱機(jī)組到期關(guān)停，有些不到期也會(huì)被關(guān)停。發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)壽命30年，30年彈指一揮間。位于廣東經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)東莞的曾經(jīng)領(lǐng)業(yè)內(nèi)之先的沙角A、B、C電廠共十臺(tái)機(jī)組陸續(xù)到期關(guān)停，2025年之前全部退役。在碳減排的壓力下，今后電廠申請(qǐng)延壽獲得批準(zhǔn)的難度愈來(lái)愈大。

北方地區(qū)，風(fēng)電資源豐富，集中式光伏也建設(shè)了不少，今年又開(kāi)始整縣推進(jìn)屋頂光伏，電是不缺了?？墒堑搅硕?，集中供暖的民生需求成為了影響碳減排、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的主要障礙。盡管很多城市附近的火電廠已經(jīng)改造成了熱電聯(lián)供機(jī)組，但同樣面臨到期關(guān)停的命運(yùn)。

新的熱源在哪里？成為北方所有熱力公司最為關(guān)切的問(wèn)題。北京市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了燃?xì)夤┡鞘兄饕I(lǐng)導(dǎo)還是提出了集中供熱系統(tǒng)重構(gòu)的更高要求，北京市集中供暖系統(tǒng)上馬心儀已久的核能熱源是或早或晚的必然事件，因?yàn)楣?jié)省下來(lái)的燃?xì)庋a(bǔ)貼的確不是一個(gè)小數(shù)目。

隨著氣候的變遷和人民生活水平的提高，長(zhǎng)江沿線乃至長(zhǎng)江以南的城鎮(zhèn)居民都有了冬季取暖的強(qiáng)烈需求，盡管因?yàn)楣嶂芷诙?，可以采用分戶電取暖，但是如果沒(méi)有足夠的綠電供應(yīng)做基礎(chǔ)，用電越多，碳排放量反而愈大。

從這個(gè)角度看，長(zhǎng)江沿線建設(shè)核電勢(shì)在必行，愈早建成愈好。所謂內(nèi)陸核電安全風(fēng)險(xiǎn)高是個(gè)偽命題，且不說(shuō)核電大國(guó)美國(guó)和法國(guó)的一多半核電機(jī)組都在內(nèi)陸，內(nèi)陸核電和沿海核電的安全標(biāo)準(zhǔn)一致、同等重要，而且中國(guó)的核電監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和安全運(yùn)行水平一直是全球最領(lǐng)先的。核安全局及核安全中心數(shù)千人的監(jiān)管力度之嚴(yán)和水平之高也是全球公認(rèn)的。

中國(guó)早期核能供暖

其實(shí)核能領(lǐng)域很久以前就已經(jīng)給出了集中供暖的零碳熱源解決方案—核能供暖。

早在1982年《國(guó)外核新聞》雜志就刊載文章，介紹了加拿大低溫池式供熱堆技術(shù)。低溫池式堆并不是新技術(shù)，中國(guó)的核科學(xué)研究也是低溫池式研究堆起步的。50年代蘇聯(lián)援建的原子能研究院的101堆就是一個(gè)典型的低溫池式重水堆。1958年建成并運(yùn)行,在運(yùn)行了49年后,已經(jīng)于2007年停堆,進(jìn)入退役的準(zhǔn)備期。2019年啟動(dòng)退役工作程序。

位于北京昌平南口鎮(zhèn)的清華大學(xué)核研院廠區(qū)，也有一座自主研制的功率為2MW（熱）的池式研究堆，蘇聯(lián)專家起了個(gè)頭就撤回了，在呂應(yīng)中先生率領(lǐng)下，1960年開(kāi)始，在平均年齡只有23歲半的清華大學(xué)師生自力更生的艱苦努力下，于1964年建成，反應(yīng)堆代號(hào)901，至今安全穩(wěn)定運(yùn)行近50年。

池式堆在供暖技術(shù)上的一大革命性特點(diǎn)，就是它不用像其他化石能源熱源一樣必須經(jīng)歷一個(gè)高溫甚至超高溫燃燒的階段。池式堆產(chǎn)生的能量直接將水的溫度定格在100oC左右，而且是幾乎100%的能量利用率。這樣就簡(jiǎn)化了能量轉(zhuǎn)換設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少了能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的損失，也大大降低了人身安全風(fēng)險(xiǎn)，改善了工作人員運(yùn)行環(huán)境。

1984年底到1985年初，由于清華大學(xué)核能所主要領(lǐng)導(dǎo)的變動(dòng)，核能所沒(méi)能夠在低溫常壓池式堆的技術(shù)路線上乘勝前進(jìn)。而是組織技術(shù)路線選擇論證，重打起鼓另開(kāi)張，選擇了有壓力的殼式堆作為主攻方向。1985年開(kāi)始研發(fā)建造5MW殼式低溫供熱堆，殼內(nèi)工作壓力15個(gè)大氣壓。經(jīng)過(guò)全所人員集中攻關(guān)，于1989年12月，達(dá)到滿功率運(yùn)行，為核能所5萬(wàn)多平方米建筑面積集中供暖，并連續(xù)供暖多個(gè)冬季。

從此以后，核能供熱/供暖領(lǐng)域就出現(xiàn)了兩個(gè)技術(shù)路線：池式堆和殼式堆。常識(shí)告訴我們，一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的大型工業(yè)產(chǎn)品都不那么容易推廣，更何況有兩個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，又是有潛在風(fēng)險(xiǎn)的核能裝置，雙方又都能說(shuō)得出來(lái)對(duì)方的缺點(diǎn)和不足。如此一來(lái)，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)聲音不一致，力量不統(tǒng)一。

結(jié)果所有項(xiàng)目都是不了了之。其中，不同技術(shù)路線之爭(zhēng)給客戶帶來(lái)的困惑、地方政府主要領(lǐng)導(dǎo)人的更換、核能項(xiàng)目周期較長(zhǎng)、以及投資企業(yè)對(duì)于投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行安全性的擔(dān)心等，都是影響客戶下決心真正啟動(dòng)和投入的重要原因。

之前推廣核能供暖行動(dòng)不那么堅(jiān)決的另一個(gè)原因，是可以燒煤，燃煤鍋爐和熱電廠熱電聯(lián)供都可以作為冬季集中供暖的基礎(chǔ)熱源。盡管污染大氣環(huán)境，但是以前環(huán)境容量足夠大，多排放一些煙塵和二氧化碳好像沒(méi)什么。還有一個(gè)原因就是以前集中供暖管網(wǎng)沒(méi)有這么多、這么大，一說(shuō)投資核能供暖，就要配套建設(shè)熱網(wǎng)，熱網(wǎng)投資比熱源投資還要高，想想如此麻煩，也就算了。哪個(gè)單位的宿舍樓或小區(qū)要集中供暖，就單獨(dú)建設(shè)燒煤鍋爐房就可以了。

2013年以來(lái)，隨著人民生活水平的提高，對(duì)生活環(huán)境的要求也愈來(lái)愈高，而這個(gè)時(shí)候，全國(guó)大部分地區(qū)的環(huán)境容量達(dá)到了上限，霧霾成了新聞?shì)浾撝谐霈F(xiàn)頻率最高的一個(gè)詞匯。2013 年，東北三省在十月供暖季，開(kāi)始出現(xiàn)了大規(guī)模嚴(yán)重的霧霾天，嚴(yán)重到霧霾進(jìn)入了百科詞條，pm2.5 突破了1000μg/m3。

治理大氣污染、改善大氣環(huán)境、“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”很快成為各級(jí)政府的一項(xiàng)硬任務(wù)。俗話說(shuō)：“人無(wú)遠(yuǎn)慮、必有近憂”，在大氣環(huán)境領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)驗(yàn)了?，F(xiàn)在又開(kāi)始了碳達(dá)峰和碳中和，如果我們還不重視二氧化碳減排，還不采取切實(shí)措施，那么，用不了幾年，溫室氣體排放對(duì)全人類的災(zāi)難性后果就會(huì)更加明顯地顯現(xiàn)出來(lái)，而且還是不可逆的。

核能供暖再受青睞

2012年初，能源局宣布設(shè)立核電司，受時(shí)任核電司司長(zhǎng)委托，我在電力行業(yè)籌建了中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)核能分會(huì)。2014年底，我向相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)建議可以考慮推廣核能供暖項(xiàng)目。核電司認(rèn)為：核能供暖不發(fā)電是核能領(lǐng)域能源革命的亮點(diǎn)，發(fā)展核能供暖，不僅可以為治理霧霾做貢獻(xiàn)，還可以為碳減排做貢獻(xiàn)。而且，核能供暖還是核能領(lǐng)域推動(dòng)混合所有制改革的突破口。

核電司領(lǐng)導(dǎo)建議我們?cè)O(shè)立一個(gè)專業(yè)化的公司來(lái)推進(jìn)此事，公司名稱就叫新核能源。同時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)希望我們盡快注冊(cè)專利、明確知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬，將這個(gè)池式堆技術(shù)在國(guó)內(nèi)保護(hù)起來(lái)，免得市場(chǎng)需求熱起來(lái)了，外國(guó)公司進(jìn)來(lái)瓜分市場(chǎng)。

發(fā)展核能供暖必須解決歷史遺留的技術(shù)路線問(wèn)題。在向核電司領(lǐng)導(dǎo)以及三大核電集團(tuán)相關(guān)部門(mén)匯報(bào)之后，核電司領(lǐng)導(dǎo)決定明確支持核能供熱/供暖技術(shù)開(kāi)發(fā)和落地，中核集團(tuán)業(yè)很快將池式堆作為主要的供暖堆技術(shù)路線加以推廣，中廣核和國(guó)家電投也由不太感興趣到推出各自的技術(shù)路線，共同發(fā)力清潔供暖基礎(chǔ)熱源市場(chǎng)。

從2016年開(kāi)始，每年春節(jié)之前我們電促會(huì)核能分會(huì)都會(huì)組織一次核能供暖技術(shù)的宣傳推廣和論證研討會(huì)。直到2017年將池式堆核能供暖寫(xiě)入十部委聯(lián)合發(fā)布的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021）》：“加強(qiáng)清潔供暖科技創(chuàng)新，研究探索核能供暖，推動(dòng)現(xiàn)役核電機(jī)組向周邊供暖，安全發(fā)展低溫泳池堆供暖示范。”

2017年初，有一次在和啟迪控股董事長(zhǎng)王濟(jì)武先生交流時(shí)，談到核能供暖，沒(méi)想到王濟(jì)武先生也是十分看好核能及其在未來(lái)能源領(lǐng)域中的重要地位，提出希望新核能源與啟迪清潔能源成立一個(gè)合資公司，共同推進(jìn),于是就有了啟迪新核。我們相信并希望，滿足北方地區(qū)集中供暖需求的小型核反應(yīng)堆技術(shù)，最終會(huì)統(tǒng)一到池式堆技術(shù)路線上來(lái)。

難點(diǎn)：核設(shè)施退役

公眾對(duì)核設(shè)施的退役比較關(guān)心。因?yàn)榉N類繁多，加上規(guī)模大小、場(chǎng)址條件、運(yùn)行狀況等有別，不同核設(shè)施的退役方式大不相同。在國(guó)際上，3種退役策略已被廣泛采用，即立即拆除、延緩拆除、封固埋葬。

“立即拆除”是在核設(shè)施永久關(guān)閉后，盡可能快地除去和處理核設(shè)施內(nèi)的放射性物質(zhì)，原場(chǎng)址可以有限制或無(wú)限制利用?！把泳彶鸪笔窃诤嗽O(shè)施關(guān)閉后先做部分和簡(jiǎn)易的去污、拆除工作，在保證安全的條件下對(duì)核設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)期貯存，讓放射性核素衰變，然后拆除。對(duì)大型反應(yīng)堆退役，延緩拆除往往是優(yōu)選的策略?！胺夤搪裨帷笔前押嗽O(shè)施整體或它的主要部分，處置在它現(xiàn)在的位置或核設(shè)施邊界范圍內(nèi)的地下。

不可否認(rèn)，退役要付出不小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。但是，應(yīng)該與核設(shè)施運(yùn)行期間帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益相比較，核電以及核能供熱/供暖裝置設(shè)計(jì)壽命60年，不僅滿足人們對(duì)于能源的需求，而且還比其他能源減少了二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及煙塵的排放，更不會(huì)導(dǎo)致冰川融化，總體平衡下來(lái)，一定是利大于弊。核能復(fù)興的聲音也開(kāi)始愈來(lái)愈響了。