我国首个工业园区核能供汽工程田湾核电蒸汽供能项目，预计将在2023年底完工。届时，零碳排放的清洁蒸汽将从田湾核电站源源不断地输向江苏连云港徐圩新区石化基地，国内核能供汽也将真正迈向实践应用。
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伴随着打桩机有节奏的轰鸣声，中国核工业集团有限公司(以下简称中核集团)田湾核电蒸汽供能项目(以下简称蒸汽供能项目)能源站不久前正式浇灌下第一罐混凝土。
这是我国首个工业园区核能供汽工程，该工程预计将在2023年底正式完工。届时，零碳排放的清洁蒸汽将从田湾核电站源源不断地输向江苏连云港徐圩新区石化基地，国内核能供汽也将真正迈向实践应用，我国的核能综合利用由此又向前推进了一大步。
石化基地安享核能供汽
用核能“烧开水”发电，一直是许多网友对核电的有趣调侃，而这句调侃却也从本质上道出了核电站的发电原理——依靠核裂变释放能量将水加热转化为蒸汽，从而驱动汽轮机发电。但蒸汽不光可以用来发电，其在工业生产中同样大有用途。比如对于田湾核能供汽项目主要的供汽对象石油化工企业来说，蒸汽就是其生产过程中不可缺少的热源和动力源。不仅石油在炼化过程中需要使用蒸汽进行热能量转化，就连输油管道也需要蒸汽进行保温和伴热。
目前，我国工业企业所用的工业蒸汽主要来自燃煤电厂或者自备的燃煤锅炉。将核电站生产的蒸汽提供给工业企业，国际上部分核电站已有多年的发展经验，相关技术也已较为成熟。但核电站与火力发电厂毕竟不同，提起核能，安全一直是人们首要关心的问题。核能供汽如何保证安全?
中国核能电力股份有限公司(以下简称中国核电)旗下江苏核电有限公司维修总经理、蒸汽供能项目负责人刘永生介绍，田湾核电站抽取其3号、4号机组常规岛的二回路蒸汽作为热源，采用多级完全隔离的换热方式来制备工业蒸汽，再将加热好的工业蒸汽通过工业用汽管网输送至石化基地。在核能供汽过程中，只涉及热量交换，没有任何水或者蒸汽的物质交换，因此可以最大程度保证工业蒸汽的安全性。
不仅低碳清洁而且稳定可靠
抽走一部分二回路中的蒸汽，会不会导致发电站的运行效率降低?专家介绍，如果仅从发电量来看，抽取一小部分二回路中的蒸汽，确实会导致进入汽轮机系统进行做功发电的蒸汽总量有所减少，进而导致发电量降低。但如果从核电站的整体热效率来看，抽走用于生产工业蒸汽的这一部分蒸汽，不仅没有使整体热效率降低，反而使其有所提升。刘永生算了一笔账：“进入汽轮机做功发电的热源蒸汽的热效率一般在35%左右，而用于生产工业蒸汽的热源蒸汽效率可达90%。因此从整个机组的运行工况来看，核电站的实际热效率得到了提高。”
核电站热效率的提高，意味着宝贵的核能得到了更大程度的利用。而相比于传统的燃煤获取蒸汽，核能还大大降低了蒸汽生产中的碳排放。根据测算，蒸汽供能项目建成后，每年供汽量将达480万吨，可等效减排二氧化碳107万吨、二氧化硫184吨、氮氧化物263吨，相当于新增植树造林面积2900公顷。同时，未来随着碳核算的逐步展开，蒸汽供能项目还可以为石化基地每年节省碳排放指标70多万吨。
专家表示，除了具有低碳、清洁的环保效益，核能供汽的优势更在于稳定、可靠。近年来，煤炭、石油、天然气等大宗化石能源的价格波动明显，核能的优势更加凸现。目前，核电站已经可以实现18个月长周期换料，即核电机组能够连续运行18个月不中断，从而提供稳定的蒸汽供应。对于换料时的蒸汽供应，核电站也有充分考虑，在设计时便留有一定冗余，有能力保证蒸汽供应不间断。
田湾核能供汽项目作为我国首个开工建设的工业园区核能供汽项目，除了带来的各项直接现实价值外，还具有更多示范意义。
已经运行发电的核电站，由于主要设备的功能和运行参数指标等在设计时已经确定，加之不同蒸汽用户对于蒸汽参数的要求存在较大差异，因此当核电站向外界提供蒸汽时，需要对常规岛进行一定的技术改造，而国内此前并无相关经验。
中国核电有关负责人陈金星表示，核电站用于发电的常规岛与火力发电厂并无显著不同，因此在核电站常规岛热电联产的改造方面，可以借鉴火电领域的标准和规范。“但同时我们也会充分考虑改造对核电站主要设备和运行工况的影响，严格遵守国家相关核安全法规的要求，确保电厂安全与供汽可靠性。”陈金星说，未来中国核电将充分发挥核能多用途应用的综合优势，继续在这一领域开展相关研究，进一步推动核能供汽的发展普及。
不断探索核能综合利用新领域
在蒸汽供能项目正式开工建设前，核能供暖已经温暖了我国南北的两座小城。浙江海盐、山东海阳，都在上一个冬天相继用上了核能供暖。山东海阳更是依靠“暖核一号”提供的清洁热量成为了全国第一个“零碳”供暖城市。
核能供暖、核能供汽，本质上提供的都是以水蒸气为载体的热量。但核能的用途还远不止于此，借助核电站堆芯内发生的核反应，辐照含有氮元素的靶件，可以实现碳14的生产。据悉，今年4月底，全球首批商用堆碳14辐照生产靶件已在中核集团秦山核电三厂2号重水堆机组入堆，开始大规模生产碳14同位素，预计将于2024年开始向市场提供相关产品。届时，我国碳14完全依赖进口的局面将得到根本性改变。
据介绍，核能综合利用领域广泛，核能制氢也具有广阔的发展前景。在核能技术中，高温气冷堆可以为制氢工艺同时提供电能和热能，并且不释放温室气体，还具有分解效率高、便于工业规模化生产等优势。去年年底，我国首座高温气冷堆核电站——石岛湾高温气冷堆核电站已正式发电。不过相关专家也表示，目前，核能制氢的关键技术仍有待进一步突破、提升。
核能用途虽多，但因地制宜仍然是开展核能综合利用的重要原则。陈金星说，不同地区、不同类型的核能项目在开展综合利用时，都需要融入到当地的发展规划和产业规划中，寻找契合的合作方向，综合考虑核能利用方式，并且要充分考虑经济性因素，如热价和电价等。
陈金星强调，安全永远是首要考虑的因素，“核能项目选址要严格遵守国家的法律法规，在项目前期要充分对地质、人口、取排水、电网或热网等进行充分地论证和分析，确保核能项目的安全”。
当前，我国核能综合利用正呈现出多样化发展的局面，核能综合利用不仅最大程度高效利用了宝贵的核能，其利用过程本身也推动了核能技术的创新发展。陈金星表示，未来如小型堆、池式供热堆等新堆型的开发建设，都将在发电同时，兼顾更多的综合利用方式，使核能的效益达到最大化。(实习记者 都 芃)
来源：科技日报
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