核能除了发电还会生“汽”？就像在家“烧开水”！

日前，国家能源局举行新闻发布会，综合司副司长张星表示，要积极探索核能供暖、供汽、海水淡化等综合利用，为优化能源结构、保护生态环境和应对气候变化做出更大贡献。

去年6月19日，我国首个工业用途核能供汽项目——“和气一号”项目在江苏连云港田湾核电基地正式建成投产，这也意味着我国核能综合利用从单一发电、民用供暖等，拓展进入到工业供汽领域。

核能如何输“汽”？当核能与石化联手又将产生怎样的化学反应？为此，光明网记者专访了中核集团田湾核电二厂厂长、正高级工程师张祥贵，解读“和气一号”的硬核技术，解锁核能绿色密码。

光明网:一般核能是用来发电，是怎么想到用核能供汽的？

张祥贵:现在江苏苏北的风电、光伏等能源大规模接入电网，其不稳定的特征导致核电机组需要频繁调整功率:新能源富余时核电机组需降功率，短缺时又需升功率。

电网用不了的能量能不能利用起来？毗邻田湾核电基地的连云港石化基地，长期依赖燃煤锅炉提供高温蒸汽，存在碳排放高等痛点，对高温蒸汽需求庞大。而从理论上讲，核能作为热源，可以像自嗨锅一样加热水。因此，科研团队提出将核电机组冗余热量转化为工业蒸汽的设想，并建设了一个600 吨的“和气一号”示范工程。

光明网:核能如何生“汽”，有什么不一样？

张祥贵:核能输送的是工业蒸汽，其温度、压力等参数比采暖蒸汽更高。传统核能发电通过朗肯循环，先生产蒸汽推动汽轮机旋转，再带动发电机发电，能源转换效率只有百分之三十多。而“和气一号”直接将核裂变产生的热量作为热源加热水变成蒸汽，没有中间环节的能量损耗，转化效率可达百分之九十多。

核能供汽项目的应用场景主要是石化产业，比如连云港石化基地原来有二三十台燃煤锅炉，接入核能蒸汽后可直接替代燃煤。这种方式也为需要高温蒸汽的产业提供了新的能源供应途径。

中核集团“和气一号”供汽原理

光明网:长距离输送，如何降低蒸汽的热量损失呢？

张祥贵:“和气一号”产出的工业蒸汽需通过 23.36 公里管道输送至石化基地。面临长距离热损耗的问题，管道采用七层保温纳米材料结构，实现每公里温降小于 1℃，较传统输汽管道每公里 3-5℃的温降大幅优化，达到了国际领先水平。

七层保温纳米材料结构

光明网:核电、石化对安全要求极高，核能供汽如何保障安全？

张祥贵:核裂变产生的热量相当于“自嗨锅”的加热包，我们用铀-235裂变释放的热量作为热源，给第一个“自嗨锅”里的水加热。在这个过程中，热源与水只有热量交换，没有物质交换，铀-235等放射性物质完全被隔离在“加热包”内，不会进入水中。

为了保守决策，我们再把第一个“自嗨锅”产生的干净蒸汽作为热源，去加热第二个“自嗨锅”中的水，最终将第二次加热生成的蒸汽输送到石化基地。这种多层隔离的设计，确保铀-235等放射性物质与工业蒸汽完全隔绝，百分之百不会传递到下游。

VVER-1000型压水堆核电机组安全屏障

光明网:“和气一号”投产后的成绩如何？

张祥贵:“和气一号”投产以来，每年可减少40万吨标准煤燃烧，减排二氧化碳107万吨，相当于在长三角种植2900公顷绿色植被，对美丽中国建设是非常有益的。

此外，项目每年为连云港石化基地节省70万吨碳排放指标。由于用核电供热不占用碳排放指标，因此，当地高耗能产业在获取工业蒸汽时，无需占用传统燃煤供汽的碳排放配额。这既降低了生产成本，也为地方招商引资增添了低碳竞争力，正呼应了“和气一号”项目名称的意涵——“与地方共荣共生、和气生财”。我们预测，至少30%的核电厂会推广核能供汽项目，我国现在有一百多台核电机组，至少30台将开展核能供汽项目的建设。

记　者

宋雅娟 肖春芳

剪　辑

李怡霏