從核能供熱到核能制氫，再到核能供汽，核能正在突破單一發電向綜合利用有序轉變。

　　“核”能生“汽”，提供清潔能源

　　核能供汽，顧名思義就是利用核電站的熱量供應工業蒸汽。這是目前解決石化產業用汽需求、降低綜合能耗和減輕環境污染的一種新途徑。

　　江蘇核電專家咨詢組組長謝江紅告訴《科技周刊》記者，核能供汽主要是從核電機組的二回路抽取蒸汽作為熱源，經過多級完全隔離的換熱方式制備工業蒸汽，最后經工業用汽管網將熱量傳遞至用戶端。

　　“其實，我們可以把這一過程想象成‘雙層加熱’的‘自嗨鍋’”謝江紅給核能供汽項目作了一個形象的比喻。我國的核電站由核島和常規島組成。其中，在核島內進行的核反應就是一回路，一回路吸收核反應產生的熱量，將二回路內的水變成蒸汽，也就類似于‘雙層加熱自嗨鍋’最外層的加熱包。二回路就是常規島，在核能發電時，二回路的蒸汽在汽輪機里面膨脹做功，將蒸汽熱能轉化為汽輪機的旋轉動能，并帶動發電機將機械能轉化為電能。而在進行供應工業蒸汽時，一小部分二回路蒸汽會通過單獨的管道前往三回路。因此，二回路也就相當于‘雙層加熱自嗨鍋’中間的加熱包。三回路即工業蒸汽回路，這里面有淡化后的海水。來自二回路的蒸汽又會將這些淡化海水加熱形成滿足石化產業園參數要求的工業蒸汽，最終經過三回路管網傳送到用汽端。也就是說，三回路內的淡化海水就是‘雙層加熱自嗨鍋’的‘食材’，最終成為工業蒸汽。”

　　田灣核電蒸汽供能項目主蒸汽管線系統分別取自3、4號機組常規島主蒸汽聯通管，可以保證雙機組聯供且互為備用，更加確保了供汽的穩定性。“也就是說，這需要在3、4號機組二回路蒸汽管道上進行一定的改造。而針對工業蒸汽轉換系統則是建設一個獨立的能源站，從3、4號機組常規島主蒸汽聯通管上取的主蒸汽送至該能源站，與海水淡化的水隔離換熱后變成凝結水再回到3、4號機組二回路循環使用。” 謝江紅表示。中核集團田灣核電站蒸汽供能項目建設周期24個月，預計2023年底投產供汽。

　　如何保障核能供汽的安全性，是值得關注的問題。江蘇核電該項目負責人劉永生介紹，為了保障安全性，項目設計了三重保障體系，首先通過核電站自帶的四道安全屏障保障二回路蒸汽清潔安全，沒有輻射。其次借助獨立管道系統確保一回路和二回路、二回路和輸氣的三回路之間物理隔離，保證在主換熱器泄漏的情況下放射性也不會進入供熱管道。而且，在每個回路中還都設置有輻射監測設備，時刻監測二回路、三回路的蒸汽放射性在自然環境的本底，確保安全。

　　促進“碳中和”，“核”“汽”共生財

　　“核能供汽是我國乃至國際上核能綜合利用的一個重要方向，在國外已經有成熟的運用。”謝紅江告訴記者，石化產業、鋼鐵產業都是高耗能產業，其能源長期主要依賴于天然氣、煤等化石能源，而在全球化石能源緊缺、價格上漲的背景下，聚焦“碳達峰”“碳中和”的戰略目標，核能供汽可以替代天然氣、煤等化石能源，為石化、鋼鐵等高耗能產業提供安全、穩定、高效、零碳的清潔能源，助力全國石化等高耗能產業轉型升級，對實現國家“雙碳”戰略目標具有重要的、標志性的意義。

　　謝江紅給記者算了這樣一筆經濟賬，項目建成后，每年可為連云港石化基地提供480萬噸工業蒸汽，可實現每年減少燃燒標準煤40萬噸，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。同時每年為石化基地節省了70多萬噸碳排放指標，提供了更多的環境空間。“折算一下，40萬噸的標準煤相當于11428節火車皮拉的煤炭，也就是說，平均一天可節省32車煤炭。而使用1噸核能制備的工業蒸汽，至少可以減少0.22噸的碳排放、節省0.15噸碳排放指標，這是一個相當高的比例，有著明顯的減排效果。”

　　2021年10月，國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》聚焦“十四五”和“十五五”兩個碳達峰關鍵期，明確指出了提高非化石能源消費比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放水平等主要目標。

　　“蒸汽是石油化工企業中不可缺少的熱源和動力源。”江蘇方洋能源科技有限公司項目負責人郝敏告訴《科技周刊》記者，石油在煉化過程中，需要使用蒸汽進行熱能量轉化，而石油化工輸油管道則需要蒸汽進行保溫和伴熱等等。核電零碳蒸汽將有助于連云港徐圩新區成為國內化工行業首個核能零碳供汽園區。

　　除了核能供汽外，核能在海水淡化方面發揮的作用也不可小覷。江蘇核電設計部門常規島工藝科副科長張震告訴記者，核電站有三大特點：靠海邊、有蒸汽能源、有電。這三點正是海水淡化的主要條件。核電的蒸汽、電又是清潔零碳能源，因此，核電開展海水淡化也是核能綜合利用的一個重要方向。

　　田灣核電站海水淡化項目設計淡水產能為每小時1520噸，最大可達到每小時1680噸，采用的是膜法海水淡化工藝。張震介紹，其用途是向田灣核電站1到8號機組除鹽水子項、廠區冷卻水、工業蒸汽供能項目等提供淡水。項目投產后，將節省每小時1520噸的淡水系統的供應，同時還可以充分利用核電站溫排水余熱，每年能減少溫排水排放量約8600兆瓦，減少溫排水的排放量將有利于保護海洋生態環境。未來，在有需求的情況下，核電站能夠為工業用戶、城市居民提供具備飲用條件的海水淡化水。

　　核能綜合利用，未來將大有可為

　　隨著人類逐漸從石油文明跨入核能文明，核能綜合利用擁有更加多樣的應用場景，為現代工業和生活提供有力保障。

　　核能供熱技術是目前運用較為廣泛的一項核能綜合運用。謝江紅介紹，在世界范圍內，已有50余座反應堆發電的同時進行核能供熱，累積安全運行1000堆年（1堆年即指1個反應堆運行1年）。2019年11月，山東海陽核電核能供熱項目一期工程投用后，向當地70萬平方米居住的7757戶居民供熱，這是我國首個核能民用集中供熱項目。2021年11月，二期工程投用也已經投用，向當地450萬平方米內的20萬居民供熱。此外，核能在工業、農業、醫學方面都有著廣泛運用。而核能制氫是更具有前景的清潔氫生產手段，具有分解效率高、便于工業規模化生產等優勢。

　　值得一提的是，我國的核能綜合利用總體水平在國際上處于領先地位。近年來，越來越多有關我國在核能綜合利用領域的創新成果出現。2021年7月13日，中核集團海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程“玲龍一號”在海南昌江核電現場正式開工。這座擁有自主知識產權的多功能模塊化小型堆具有安全性高、建造周期短、用途廣泛、廠址適應性強等特點，該項目也成為全球首個開工的陸上商用模塊化小堆，標志著我國在模塊化小型堆技術上走在了世界前列。同年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程首次送電成功。這是全球首個首次并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目，標志著我國成為世界少數幾個掌握第四代核能技術的國家之一。

　　在謝江紅看來，核能綜合利用與高耗能行業耦合發展將進一步凸顯核能的零碳價值。隨著我國“雙碳”戰略的持續推進、能源安全戰略的深化落實，核能將在支撐我國“雙碳”目標實現過程中發揮不可或缺的作用，核能的綜合利用也將迎來新的發展機遇。