核能利用 不只是發電

　　核能不只能發電，還可以供暖、供汽、制氫、海水淡化，甚至生產醫用同位素用于治療癌癥……近年來，我國核能綜合利用勢頭漸起，維度與廣度進一步拓展。

　　《經濟參考報》記者近日調研采訪了解到，當前越來越多的核電企業將核能綜合利用列為發展重點，正在加大投入、加速布局。中國核能行業協會發布的《中國核能發展報告(2023)》預計，核技術應用產業有望成為我國新的經濟增長點。

　　核能供熱加速擴圍

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

　　作為南方首個核能供熱項目，浙江海鹽核能供熱示范工程正是利用該基地機組剩余熱功率向海鹽縣公建設施、居民小區及工業園區供熱。“居民供暖季已經結束，目前主要是給一些工業用戶提供熱量。”秦山核電科技創新處主任工程師張云華指著正在運行的設備向《經濟參考報》記者介紹說。

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

　　按照規劃，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。相對于南方地區用電取暖方式，每年可節約電能消耗1.96億度，相當于每年可減少燃用標煤約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，對海鹽當地生態環境保護和節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余臺在運核反應堆中有超過1/10的機組已實現熱電聯供，且已累計安全運行約1000堆/年。

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

　　安全性和經濟性是包括供熱在內的核能綜合利用能否規模化發展的關鍵考量指標。

　　張云華解釋說，核能供熱是由核電機組產生的熱能，通過多道熱閉式循環送至用戶，這一過程中只有熱量交換，沒有介質交換，同時通過回路壓差設計、設置高精度監測裝置等措施，確保核能供熱安全可靠。

　　從經濟性來看，根據中國核能行業協會等開展的聯合調研，核能供熱成本與燃煤供熱相當，較燃氣供熱具有優勢。而且，通過直接利用熱能，核能利用效率也將得到提高。核能發電效率約37%，以海陽核電900MW供暖為例，供暖季機組效率可提升至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，經濟性得到初步驗證，“雙碳”目標下具有廣闊的市場空間。根據當前核電布局，利用北方地區已投運核電項目進行供暖，具備實現1.6億平方米核能供暖能力;隨著在建核電機組的建成投產，預計2030年，將具備3.2億平方米核能供暖能力。

　　醫用同位素國產化發力

　　核能綜合利用，不只是清潔供暖、工業供熱，還有醫用同位素生產。

　　同位素主要通過反應堆輻照、加速器輻照、高放廢液提取以及發聲器制備等4種方式產生，在現代醫學中應用廣泛，在心腦血管、惡性腫瘤等重大疾病診治中更是不可替代，預計到2030年國內市場規模將超千億元。

　　“目前，我國醫用同位素主要依賴進口，價格貴不說，供應還得不到保障。”秦山核電專項工程處重水堆研發科副科長樊申告訴《經濟參考報》記者，與發達國家相比，我國無論醫用同位素的種類還是批準上市的品種上都有很大差距。

　　面對這一難題，2021年國家原子能機構聯合科技部等7部門正式發布《醫用同位素中長期發展規劃(2021-2035年)》(下稱《規劃》)，這也是我國首個針對核技術在醫療衛生應用領域發布的綱領性文件。

　　政策暖風已來，作為擁有國內唯一商用重水堆核電機組的秦山核電，打造我國最大同位素生產基地成為其“十四五”期間“再創業”藍圖的重要增長極。

　　但同位素的生產并非易事，對此一直參與這項工作的樊申深有體會。“之前我國主要是5座研究堆進行醫藥同位素生產和制備，我們現在要在商用堆上開展，意味著需要把靶件材料放到高效運行的反應堆中接受輻照，但要確保安全，不能影響發電，可以說是沒有經驗可循，也沒有技術積累，只能反復試驗論證，一個一個攻克難題。”

　　2022年4月26日14時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堆堆芯。兩年后它與世人再見面時，中國人就將收獲自主生產的碳-14同位素，提前超額完成《規劃》任務。

　　“碳-14同位素在醫學領域中應用十分廣泛，如用于幽門螺旋桿菌檢測等。秦山核電重水堆輻照生產碳-14同位素，具有中子通量高、穩定運行時間長、成本較低等優勢，年產量可滿足國內需求并有盈余，預計相關藥品價格也會降下來。”樊申稱。

　　與此同時，秦山核電已于去年底啟動了首批商用堆釔-90玻璃微球生產靶件研制，該同位素主要用于肝癌、腫瘤靶向治療，后續還將安排碘-131、鍶-89等同位素的生產，將有力帶動輻照加工、核特色醫療、核技術裝備制造、核藥制備、診斷醫療等同位素應用產業鏈發展。

　　《中國核能發展報告(2023)》指出，未來我國同位素及其制品將逐步實現自主化生產與供應;放射性藥物的研制進程有望進一步加快，核醫療裝備行業國產替代進程將不斷加速。

　　核能綜合利用空間廣闊

　　業內人士認為，核能綜合利用前景廣闊，未來核能項目將從以往單一的供電向供暖、供汽、制氫、海水淡化、制冷等領域發展，核電企業也將成為綜合性能源及產品服務商，助推新型商業模式涌現。

　　根據國際原子能機構《世界核電反應堆》報告，截至2021年底，全球有11個國家69臺機組實現了區域供暖、工業供熱、海水淡化等其中一項或兩項的綜合利用。

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

　　“在‘雙碳’目標下，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、工業供汽等等。”中國核動力研究設計院產業開發管理人員冀麗介紹說。

　　眾多核電企業還在探索多能互補發展模式。“用電量具有波峰和波谷，但對核電站而言，核燃料不論發電與否都有損耗。因此，為了提升核電站發電效率，應對日益嚴峻的電網系統調峰壓力，可以將核電與抽蓄相結合。核電站可以利用抽蓄水庫的蓄能調峰能力，在用電低谷時將發出的電以抽蓄的方式蓄積起來，等到用電高峰時再借助水的勢能來發電，達到能源的互補效應。”中核國電漳州能源有限公司工程計劃處進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空間，核能集中供冷具備技術可行性，但其進一步規模化發展取決于技術的進步與經濟性的提升。

　　他預計，2030年，考慮1.1億千瓦壓水堆核電均具備制氫能力時(考慮反應堆額定功率30%用于制氫)，可實現核能制氫年產量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取得突破，可實現核能制氫年產量900萬噸以上。根據在建和已規劃核能海淡項目測算，預計2025年中國核能海水淡化規模將達到21萬噸/日;到2030年，將達到40萬噸/日。來源：經濟參考報 記者 王璐 實習生 祁航