葉奇蓁:小型模塊化反應(yīng)堆是核能未來(lái)的發(fā)展方向
近年來(lái),核電行業(yè)發(fā)展趨于平穩(wěn),一些傳統(tǒng)核電企業(yè)從傳統(tǒng)核能發(fā)電轉(zhuǎn)向核電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,以追求核能多元化利用。日前,記者在“2018核電產(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇”采訪到中國(guó)工程院院士葉奇蓁。葉奇蓁表示,未來(lái),核能在偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)電,供熱等方面有很大的市場(chǎng)空間。三代核電的規(guī)模化建設(shè),模塊化小型反應(yīng)堆的開(kāi)發(fā)以及浮動(dòng)核電站的建設(shè),核供熱的開(kāi)發(fā)都需要提升的科研創(chuàng)新能力,提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平,建立產(chǎn)、學(xué)、研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系,發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、綠色金融,壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)和清潔能源產(chǎn)業(yè)勢(shì)在必行。
中國(guó)電力報(bào):前不久離此不遠(yuǎn)的海陽(yáng)核電一號(hào)機(jī)組并網(wǎng)投運(yùn),至此我國(guó)已經(jīng)有三臺(tái)并網(wǎng)的三代核電機(jī)組,三代核電技術(shù)在安全性方面有哪些更可靠的保障?
葉奇蓁:我國(guó)并網(wǎng)發(fā)電核電機(jī)組已達(dá)到40臺(tái),核能發(fā)電容量已 超過(guò)4000萬(wàn)千瓦。全球首臺(tái)三代核電EPR和AP1000均已在我國(guó)投產(chǎn)運(yùn)行,我國(guó)自主設(shè)計(jì)建設(shè)的三臺(tái)核電“華龍一號(hào)”進(jìn)展順利,完全按計(jì)劃進(jìn)行,目前已進(jìn)入全面安裝階段,預(yù)期六臺(tái)機(jī)組將在2020年前后陸續(xù)投入商業(yè)運(yùn)行,為我國(guó)三代核電規(guī)模化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
正如中國(guó)工程院、法國(guó)科學(xué)院、法國(guó)國(guó)家技術(shù)院在2017年國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)年會(huì)上發(fā)布的“關(guān)于核能未來(lái)的聯(lián)合建議”中所說(shuō)的“第三代核電站是足夠安全的,完全滿足國(guó)際上各安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)新建反應(yīng)堆的安全要求。所采取的措施,能保證安全殼的完整性,從而實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)上實(shí)際消除大規(guī)模放射性釋放的安全目標(biāo)。即使在極端嚴(yán)重事故情況下,由于為操作員在事故下干預(yù)策略留出了足夠的時(shí)間來(lái)采取行動(dòng),從而使核電站附近大范圍居民無(wú)需撤離,也無(wú)需擔(dān)心食物受到污染,只需短時(shí)間的隱蔽,不存在長(zhǎng)期的環(huán)境及生態(tài)影響。”
中國(guó)電力報(bào):您認(rèn)為核能利用未來(lái)的發(fā)展方向在哪?
葉奇蓁:近年來(lái),大家對(duì)小型模塊化反應(yīng)堆的興趣越來(lái)越強(qiáng)烈。小型模塊化反應(yīng)堆是游戲規(guī)則的改變者,能夠以高安全水平提供不同的核電聯(lián)產(chǎn)解決方案。新設(shè)計(jì)的小型反應(yīng)堆系供電、供汽、供熱、海水淡化等多種用途的集合體,能滿足多種用途需求。一體化反應(yīng)堆設(shè)計(jì)提高了核電站的安全性,并便于運(yùn)行維護(hù),換料周期4至5年,做到核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)維修與換料同步,采用“即插即用”概念在制造廠組裝完畢,實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸,縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期,使建造周期縮短到三年。
中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司開(kāi)發(fā)的ACP100——發(fā)電功率125兆瓦,采用一體化反應(yīng)堆、核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)全部設(shè)置在水池內(nèi)、具有固有安全特性、完全非能動(dòng)安全系統(tǒng)、核電機(jī)組全部設(shè)置在地下等特點(diǎn),從而極大地提高了小型核反應(yīng)堆的安全性。ACP100小型核反應(yīng)堆的開(kāi)發(fā)為海上浮動(dòng)核電站建設(shè)創(chuàng)造了有利條件,它是小型核反應(yīng)堆和船舶的結(jié)合,突破空間限制,使核電站可移動(dòng)化。海上浮動(dòng)核電站一般采用小型核反應(yīng)堆,安全性高。浮動(dòng)核電站可為海洋平臺(tái)提供能源,包括:電力、蒸汽、淡水等,為海洋開(kāi)發(fā)提供支持。浮動(dòng)核電站還可為孤立海島、封閉海灣提供電力和能源。我國(guó)首座浮動(dòng)核電站將在山東煙臺(tái)建設(shè),用于發(fā)電、供蒸汽、海水淡化。
當(dāng)然,小型堆的發(fā)展,要切實(shí)滿足市場(chǎng)需求,新的小型模塊化反應(yīng)堆必須真正采用創(chuàng)新理念,絕對(duì)不能是目前的第三代反應(yīng)堆的縮小版。創(chuàng)新的設(shè)計(jì)可明顯提升小型模塊化反應(yīng)堆在經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。與間歇性風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、天然氣發(fā)電和用于特定用途的柴油發(fā)電機(jī)相比,小型模塊化反應(yīng)堆是有競(jìng)爭(zhēng)力的。如果類似于“即插即用”、設(shè)計(jì)完全獨(dú)立于安裝地點(diǎn)的解決方案得到證實(shí),它們可以成為滿足市場(chǎng)需求、從而為能源轉(zhuǎn)型作出貢獻(xiàn)的最佳選擇。
中國(guó)電力報(bào):除小型堆外,核能在清潔供暖方面是否有進(jìn)一步發(fā)展?
葉奇蓁:核能供熱是又一個(gè)重大發(fā)展契機(jī),習(xí)總書(shū)記提出“推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖,關(guān)系北方地區(qū)廣大群眾溫暖過(guò)冬,關(guān)系霧霾天能不能減少。要按企業(yè)為主、政府推動(dòng)、居民可承受的方針,宜氣則氣,宜電則電,盡可能利用清潔能源,加快提高清潔供暖比重。”我國(guó)供暖面積持續(xù)增加,嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)、部分夏熱冬冷地區(qū),共有15個(gè)省、市、自治區(qū);冬季供暖面積以年均約10%的增速飛速增長(zhǎng), 至2015年已達(dá)131億平方米;當(dāng)年北方城鎮(zhèn)供暖能耗為1.91億噸標(biāo)煤,約占建筑總能耗1/4。供暖供需關(guān)系極度緊張,供暖需求的飛速增長(zhǎng)導(dǎo)致我國(guó)北方地區(qū)供暖熱源能力的擴(kuò)容無(wú)法及時(shí)跟進(jìn)。
供熱的能源結(jié)構(gòu)極需調(diào)整,目前城鎮(zhèn)集中供熱的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)占48% ,燃煤鍋爐占33%, 清潔熱源不過(guò)4%。清潔供熱、低碳發(fā)展要求取締散煤燃燒和小鍋爐,壓減大型燃煤鍋爐,已經(jīng)成為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)。供熱系統(tǒng)迫切需要大量的清潔熱源,但天然氣資源稀缺,我國(guó)年應(yīng)用天然氣量很難超過(guò)3000億立方米,不超過(guò)總能源7.5%,因此天然氣是寶貴資源。 “好鋼用在刀刃上”。天然氣的重要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榛ぁ⒐I(yè)窯爐、居民炊事,以及為電力調(diào)峰的天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠,從而可以大幅度降低污染物排放。因此,供熱渠道的多元化,可在一定程度上降低天然氣供應(yīng)壓力。
當(dāng)前設(shè)計(jì)的城市供熱專用低溫供熱堆,輸出壓力1-2兆帕,溫度100度左右的熱水,由于參數(shù)低,安全性好,可建設(shè)在城市近郊。另一種模式是將核電站設(shè)計(jì)或改造成熱電聯(lián)供的電站,利用核電站二回路的抽汽向熱網(wǎng)供熱,抽汽溫度和壓力可根據(jù)熱網(wǎng)的需求,以及核電站與熱網(wǎng)的距離,即輸熱管線的長(zhǎng)短確定。
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