我國首個工業園區核能供汽工程田灣核電蒸汽供能項目，預計將在2023年底完工。屆時，零碳排放的清潔蒸汽將從田灣核電站源源不斷地輸向江蘇連雲港徐圩新區石化基地，國內核能供汽也將真正邁向實踐應用。
伴隨著打樁機有節奏的轟鳴聲，中國核工業集團有限公司（以下簡稱中核集團）田灣核電蒸汽供能項目（以下簡稱蒸汽供能項目）能源站不久前正式澆灌下第一罐混凝土。
這是我國首個工業園區核能供汽工程，該工程預計將在2023年底正式完工。屆時，零碳排放的清潔蒸汽將從田灣核電站源源不斷地輸向江蘇連雲港徐圩新區石化基地，國內核能供汽也將真正邁向實踐應用，我國的核能綜合利用由此又向前推進了一大步。
石化基地安享核能供汽
用核能“燒開水”發電，一直是許多網友對核電的有趣調侃，而這句調侃卻也從本質上道出了核電站的發電原理——依靠核裂變釋放能量將水加熱轉化為蒸汽，從而驅動汽輪機發電。但蒸汽不光可以用來發電，其在工業生産中同樣大有用途。比如對于田灣核能供汽項目主要的供汽對象石油化工企業來説，蒸汽就是其生産過程中不可缺少的熱源和動力源。不僅石油在煉化過程中需要使用蒸汽進行熱能量轉化，就連輸油管道也需要蒸汽進行保溫和伴熱。
目前，我國工業企業所用的工業蒸汽主要來自燃煤電廠或者自備的燃煤鍋爐。將核電站生産的蒸汽提供給工業企業，國際上部分核電站已有多年的發展經驗，相關技術也已較為成熟。但核電站與火力發電廠畢竟不同，提起核能，安全一直是人們首要關心的問題。核能供汽如何保證安全？
中國核能電力股份有限公司（以下簡稱中國核電）旗下江蘇核電有限公司維修總經理、蒸汽供能項目負責人劉永生介紹，田灣核電站抽取其3號、4號機組常規島的二回路蒸汽作為熱源，採用多級完全隔離的換熱方式來制備工業蒸汽，再將加熱好的工業蒸汽通過工業用汽管網輸送至石化基地。在核能供汽過程中，只涉及熱量交換，沒有任何水或者蒸汽的物質交換，因此可以最大程度保證工業蒸汽的安全性。
不僅低碳清潔而且穩定可靠
抽走一部分二回路中的蒸汽，會不會導致發電站的運作效率降低？專家介紹，如果僅從發電量來看，抽取一小部分二回路中的蒸汽，確實會導致進入汽輪機係統進行做功發電的蒸汽總量有所減少，進而導致發電量降低。但如果從核電站的整體熱效率來看，抽走用于生産工業蒸汽的這一部分蒸汽，不僅沒有使整體熱效率降低，反而使其有所提升。劉永生算了一筆賬：“進入汽輪機做功發電的熱源蒸汽的熱效率一般在35%左右，而用于生産工業蒸汽的熱源蒸汽效率可達90%。因此從整個機組的運作工況來看，核電站的實際熱效率得到了提高。”
核電站熱效率的提高，意味著寶貴的核能得到了更大程度的利用。而相比于傳統的燃煤獲取蒸汽，核能還大大降低了蒸汽生産中的碳排放。根據測算，蒸汽供能項目建成後，每年供汽量將達480萬噸，可等效減排二氧化碳107萬噸、二氧化硫184噸、氮氧化物263噸，相當于新增植樹造林面積2900公頃。同時，未來隨著碳核算的逐步展開，蒸汽供能項目還可以為石化基地每年節省碳排放指標70多萬噸。
專家表示，除了具有低碳、清潔的環保效益，核能供汽的優勢更在于穩定、可靠。近年來，煤炭、石油、天然氣等大宗化石能源的價格波動明顯，核能的優勢更加凸現。目前，核電站已經可以實現18個月長周期換料，即核電機組能夠連續運作18個月不中斷，從而提供穩定的蒸汽供應。對于換料時的蒸汽供應，核電站也有充分考慮，在設計時便留有一定冗余，有能力保證蒸汽供應不間斷。
田灣核能供汽項目作為我國首個開工建設的工業園區核能供汽項目，除了帶來的各項直接現實價值外，還具有更多示范意義。
已經運作發電的核電站，由于主要設備的功能和運作參數指標等在設計時已經確定，加之不同蒸汽用戶對于蒸汽參數的要求存在較大差異，因此當核電站向外界提供蒸汽時，需要對常規島進行一定的技術改造，而國內此前並無相關經驗。
中國核電有關負責人陳金星表示，核電站用于發電的常規島與火力發電廠並無顯著不同，因此在核電站常規島熱電聯産的改造方面，可以借鑒火電領域的標準和規范。“但同時我們也會充分考慮改造對核電站主要設備和運作工況的影響，嚴格遵守國家相關核安全法規的要求，確保電廠安全與供汽可靠性。”陳金星説，未來中國核電將充分發揮核能多用途應用的綜合優勢，繼續在這一領域開展相關研究，進一步推動核能供汽的發展普及。
不斷探索核能綜合利用新領域
在蒸汽供能項目正式開工建設前，核能供暖已經溫暖了我國南北的兩座小城。浙江海鹽、山東海陽，都在上一個冬天相繼用上了核能供暖。山東海陽更是依靠“暖核一號”提供的清潔熱量成為了全國第一個“零碳”供暖城市。
核能供暖、核能供汽，本質上提供的都是以水蒸氣為載體的熱量。但核能的用途還遠不止于此，借助核電站堆芯內發生的核反應，輻照含有氮元素的靶件，可以實現碳14的生産。據悉，今年4月底，全球首批商用堆碳14輻照生産靶件已在中核集團秦山核電三廠2號重水堆機組入堆，開始大規模生産碳14同位素，預計將于2024年開始向市場提供相關産品。屆時，我國碳14完全依賴進口的局面將得到根本性改變。
據介紹，核能綜合利用領域廣泛，核能制氫也具有廣闊的發展前景。在核能技術中，高溫氣冷堆可以為制氫工藝同時提供電能和熱能，並且不釋放溫室氣體，還具有分解效率高、便于工業規模化生産等優勢。去年年底，我國首座高溫氣冷堆核電站——石島灣高溫氣冷堆核電站已正式發電。不過相關專家也表示，目前，核能制氫的關鍵技術仍有待進一步突破、提升。
核能用途雖多，但因地制宜仍然是開展核能綜合利用的重要原則。陳金星説，不同地區、不同類型的核能項目在開展綜合利用時，都需要融入到當地的發展規劃和産業規劃中，尋找契合的合作方向，綜合考慮核能利用方式，並且要充分考慮經濟性因素，如熱價和電價等。
陳金星強調，安全永遠是首要考慮的因素，“核能項目選址要嚴格遵守國家的法律法規，在項目前期要充分對地質、人口、取排水、電網或熱網等進行充分地論證和分析，確保核能項目的安全”。
當前，我國核能綜合利用正呈現出多樣化發展的局面，核能綜合利用不僅最大程度高效利用了寶貴的核能，其利用過程本身也推動了核能技術的創新發展。陳金星表示，未來如小型堆、池式供熱堆等新堆型的開發建設，都將在發電同時，兼顧更多的綜合利用方式，使核能的效益達到最大化。（實習記者 都 芃）
