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在山東(dong) 、遼寧、浙江等地，核能供暖已經服務周邊居民。但有傳(chuan) 言說，用核能供暖的暖氣水都是有輻射的，事實情況是怎樣的呢？

撰文/張子立（中國科學院電工研究所 副研究員）

編輯/趙天宇 劉昭

在山東(dong) 海陽，國家電投“暖核一號”核能供熱項目近日開始低溫試運行，這也是國內(nei) 最大的核能供暖項目，供暖範圍覆蓋城區近500萬(wan) 平方米，服務20萬(wan) 居民。在遼寧大連，紅沿河核電站核能供暖示範項目正式投運，這個(ge) 項目是東(dong) 北地區首個(ge) 核能供暖項目，規劃供熱麵積24.24萬(wan) 平方米，將為(wei) 當地近兩(liang) 萬(wan) 居民提供冬季供暖。

在浙江海鹽，我國南方首個(ge) 核能供熱示範項目——中核集團秦山核電核能供熱示範工程正在建設當中，到“十四五”末項目全部建成投運後，能夠滿足約400萬(wan) 平方米供暖需求，每年可減少標煤耗量約2.46萬(wan) 噸。

但不少公眾(zhong) 依然談“核”色變，核供暖廠被質疑不安全，甚至有謠言說，用核能供暖的暖氣水都是有輻射的。事實情況又是怎樣的呢？核能供暖，會(hui) 是解決(jue) 煤炭短缺的好辦法嗎？

核能供暖是怎樣實現的？

在公眾(zhong) 的印象當中，“核電”是最熟悉的詞匯，核能最直接的應用似乎就是發電。事實上，核電站尤其是殼式反應堆，發電原理和傳(chuan) 統火電站是非常相似的。簡單來說都是“燒開水”。因此核電站也可以像火電站一樣，做到熱電聯產(chan) ，也就是又發電，又供熱。核電站最常見的堆型之一是壓水堆，也是海陽核電站所采用的堆型。

該堆型就是把核反應堆用“高壓鍋”裝起來，整個(ge) 係統由三個(ge) 回路組成：其中一回路是核電站最核心的地方，相當於(yu) 火電廠的鍋爐，核裂變反應在這裏發生以後，產(chan) 生了巨大的熱量，將高壓水加熱到300℃以上。二回路的水通過蒸汽發生器，吸收一回路蒸汽的熱量，使自身變為(wei) 飽和蒸汽，推動汽輪機做功之後變成冷凝水。這些冷凝水的溫度基本上有90多度，所以要進行冷卻以後再處理。如果需要供熱，二回路的水就會(hui) 進入另外一個(ge) 熱轉換器，加熱另一批水，也可以稱之為(wei) 加熱三回路的水，這樣的操作還可以持續到四回路、五回路甚至更多。最終輸出的水，就成為(wei) 傳(chuan) 導到居民家中的“供暖水”了。

除了殼式反應堆以外，核能供暖還有一種反應堆叫做池式反應堆。從(cong) 名字上來看，像是在水池當中進行能量輸出，實際上的確如此——把核燃料棒放入盛有純化後淨水的池子當中，水既可用作慢化劑、冷卻劑，又是反射層和部分防護層材料，在水池側(ce) 麵和底部還有重混凝土屏蔽層，有效防止輻射。如果需要供暖，就將反應堆堆芯放置在一個(ge) 常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。熱量通過兩(liang) 級交換傳(chuan) 遞給供熱回路，再通過熱網將熱量輸送給千家萬(wan) 戶。值得一提的是，殼式供熱堆，一般不是專(zhuan) 業(ye) 產(chan) 熱的，而是熱電聯產(chan) ，也就是以發電為(wei) 主，剩餘(yu) 的能量發熱。山東(dong) 海陽的項目就是利用海陽核電站的餘(yu) 熱進行工作的。

▲海陽核能供暖示意圖（圖片來源/山東(dong) 核電有限公司）

為(wei) 什麽(me) 說核能供暖沒有“輻射”？

對於(yu) 公眾(zhong) 來說，首先要搞清楚一點，核能供暖≠核供暖，目前世界上沒有任何一種技術，能夠把核燃料直接拿來作為(wei) 熱源，都是經過層層介質轉換以後才實現的。這種原理與(yu) 我們(men) 常吃的自熱火鍋是非常類似的——水作為(wei) 介質驅動發熱包發熱，產(chan) 生熱氣加熱食材，在這個(ge) 過程當中，水和食材完全沒有接觸。

回到“核能供暖”的問題上來，不管是池式供熱堆還是殼式供熱堆，它們(men) 都是抽取蒸汽作為(wei) 熱源，通過廠內(nei) 換熱首站、廠外供熱企業(ye) 換熱站進行多級換熱，最後經市政供熱管網將熱量傳(chuan) 遞至最終用戶。整個(ge) 過程中，隻有“蒸汽加熱水”和“水加熱水”兩(liang) 種模式，核電站與(yu) 供暖用戶間有多道回路進行隔離，每個(ge) 回路間隻有熱量的傳(chuan) 遞，沒有水的交換，也就不會(hui) 有任何放射性物質進入用戶暖氣管道。

▲海陽核電基地（圖片來源/澎湃新聞）

據媒體(ti) 報道，此次山東(dong) 海陽核能供暖是從(cong) 核能發電機組抽取部分發過電後的蒸汽作為(wei) 熱源，通過廠內(nei) 換熱器轉換成高溫水，再經過管網輸送至供熱公司，整個(ge) 過程的回路高達5個(ge) 。另有專(zhuan) 業(ye) 工程師表示，在核電站換熱首站的熱水出廠前，在線監測和隔離裝置還會(hui) 進行檢測，回路間采取壓差設計，確保核能供熱安全可靠。居民方麵，經過檢測以後，用戶用水沒有任何放射性，與(yu) 正常用水各類指標一致，“可以放心，十分安全”。

核供熱站會(hui) “爆炸”嗎？

不僅(jin) 核能供暖沒有輻射，核能供熱站的安全性也是非常高的。從(cong) 設計上來看，核燃料的外麵都會(hui) 包裹特製的燃料包殼，殼式供熱堆的一回路係統，被安裝在一個(ge) 叫安全殼的密閉廠房中，安全殼能夠在核電廠發生事故時，最大限度地保證公眾(zhong) 和環境不受到影響。事實上，就像啤酒由於(yu) 酒精濃度太低無法燃燒一樣，核反應堆使用燃料鈾235濃度隻有3%至5%，核武器要達到95%以上甚至更高，所以核反應堆本身並不會(hui) 爆炸，也就不存在泄漏的風險。

從(cong) 過去的事故來看，核電站爆炸的原因隻有一個(ge) ——缺水。核電站在發電的過程中，要不斷向反應物中注入冷水實現循環，如果循環停止了，反應物就會(hui) 過熱消融，誘發重大事故。切爾諾貝利核電站希望在停電以後，用水蒸氣推動渦輪機發電，於(yu) 是進行了試驗，但悲劇的是實驗過程出現了操作失誤，導致反應堆過熱，最終發生了融毀爆炸、核泄漏。

▲三代核電站：中國廣核集團陽江核電站5號機組

日本福島核電站事故就更好理解了，地震以後核電站機組停機，備用柴油發電機堅持半小時以後，電力係統被海嘯徹底摧毀了，最終4台機組全部爆炸，造成了嚴(yan) 重的核泄漏事故。

假如供熱站也“停電”了，會(hui) 不會(hui) 重蹈切爾諾貝利的覆轍？

答案是不會(hui) ，因為(wei) 近年來新建的核反應堆，已經全部升級為(wei) 三代堆，它們(men) 與(yu) 福島這樣的二代堆相比，最大特點就是具備“非能動”冷卻功能——沒有外接電源也可以自然循環冷卻，極大地增強了安全係數。至於(yu) 池式堆，因為(wei) 核燃料直接在水中進行反應，產(chan) 生的能量直接將水的溫度定格在100攝氏度左右，完全不需要冷卻水的參與(yu) ，簡化了能量轉換設備係統的複雜度，也減少了能量轉換過程的損失，安全係數比傳(chuan) 統的殼式堆還要高。

核能供暖未來會(hui) 大規模普及嗎？

相比傳(chuan) 統的化石能源等其他供暖形式，核能供暖有非常明顯的環保優(you) 勢：核裂變能量密度大，與(yu) 同功率的燒煤鍋爐相比，每年核燃料的運輸量僅(jin) 約為(wei) 煤量的十萬(wan) 分之一；核能供熱還可以顯著降低二氧化碳排放量，這與(yu) “碳減排”“碳中和”的需求不謀而合。在我國北方地區，集中供暖的民生需求成為(wei) 了影響碳減排、碳中和的主要障礙。在這種壓力下，未來火電廠的日子並不好過，可以說核能供暖的實現，給熱力公司帶來了全新的希望。事實上，核能供暖並非新的概念，早在半個(ge) 世紀前，北歐就有應用，蘇聯也曾興(xing) 建過核能供熱反應堆。我國早在上世紀80年代就開展過相關(guan) 研究，甚至到2017年年底，中核集團原子能科學研究院的部分辦公樓，就已開始使用上自家研發的“燕龍”泳池式低溫供熱堆供暖。那麽(me) ，是什麽(me) 原因導致核能供暖至今沒有普及呢？經濟因素是非常重要的原因。

▲池式核能供熱示意圖

池式供熱堆也叫小堆，雖然方便靈活，奈何在現有的技術水平下，犧牲的是發熱效率。隻能在小範圍區域內(nei) ，比如園區、校園或者小城鎮使用，無法普惠大眾(zhong) ，沒有解決(jue) 供暖的實質性問題，反而麵臨(lin) 著很大的經濟壓力。另一種是基於(yu) 現有的中大型核電廠，利用核電站的抽汽向熱網供熱，山東(dong) 海陽使用的就是這種模式，抽汽溫度和壓力由熱網需求、輸熱管線的長短決(jue) 定。但這種模式也有弊端，核電廠需要大量冷水支持，我國內(nei) 陸地區不太適合修建，尤其是北方缺水地區更是雪上加霜。如果隻修建在海邊向內(nei) 陸供熱，不僅(jin) 要花大價(jia) 錢建設導熱設備，熱量在傳(chuan) 導過程中的耗損也是驚人的。

綜上種種，我們(men) 不難得出這樣的結論：核能供暖雖好，大範圍普及卻並不容易。事實上，核能供暖是一項複雜的工作，涉及市場、技術和政策諸多方麵，浙江海鹽、遼寧大連、山東(dong) 海陽的核能供暖，邁出了實質性的一步，對於(yu) 優(you) 化區域能源結構、區域清潔供暖及零碳供熱有重要指導作用，也為(wei) 核能供暖這項技術未來的發展應用，指明了方向。■

（部分內(nei) 容來自央視財經）

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