胶东半岛南部，山东海阳，一座不算大的海滨小城，因“核”站在了聚光灯下。

依托我国最大核能供热项目——“暖核一号”，海阳告别了燃煤供暖时代，成为国内首个实现“零碳”供暖的城市，当地20万居民也因此与核能有了“近距离”接触。

那么，什么是“暖核一号”？核能如何实现安全高效清洁供暖？与传统供暖模式相比，核能供暖的优势何在？近日，记者采访了国家电力投资集团有限公司山东核电有限公司有关负责同志。

从大型核电机组抽汽供热

热电联产蹚出核能综合利用新路

屋外寒风瑟瑟，气温降至冰点以下。而在海阳市亚沙村小区居民侯女士家中，却温暖如春。

“我家隔壁和楼上楼下都没有人住，屋里还是非常暖和，温度计显示室内温度已达到26摄氏度，和以前烧煤供暖相比，现在温度更稳定。”侯女士拿着温度计说。

在海阳，与侯女士有着相同感受的，还有不少人。而这也正是“暖核一号”项目投产给海阳市域居民带来的切身变化。

记者了解到，“暖核一号”是由国家电投开发的具有完全自主知识产权的核能零碳供热技术，也是我国首个核能综合利用技术品牌。而今年是海阳市区全域利用这一技术实现核能供暖的第二个年头。

张真，山东核电设计管理工程师。虽然年轻，却见证了核能综合利用创新实践的全过程。

“核能不止于电。”张真告诉记者，在多数人的概念之中，提到核能，最先想到的就是发电，但实际上“核能有更多的可能性”，热电联产就是其中之一，“也就是既发电又供热。”

据他介绍，作为山东省首座开工建设并投产发电的核电站，海阳核电规划建设6台百万千瓦级核电机组，预留两台扩建余地，总装机将超过1000万千瓦。一期工程两台机组为国家三代核电自主化依托项目，分别于2018年10月、2019年1月开始并网发电。

在此之前，国家电力投资集团有限公司核能发展总工程师，山东核电有限公司党委书记、董事长吴放就提出了核能供热的构想，并带领团队在国内率先开展大型压水堆热电联产的研究与实践。当时，山东核电制定了“三步走”的战略：一期园区级辅汽供热模块（供热能力30兆瓦），二期县域级抽汽供热模块（供热能力200兆瓦），三期区域级大规模抽汽供热模块（供热能力900兆瓦）等多个技术标准化方案。这一套核能供暖技术，被命名为“暖核一号”。

据介绍，其供热原理是从海阳核电机组中抽取已经发过部分电的蒸汽作为热源，在物理隔绝的情况下，进行多次热量交换，最终将温暖送达用户家中。但是这看起来十分容易的几步，真正做起来却并不容易。

“仅技术方案，我们当时就设计了9种不同的路线。能不能做成，能不能被人接受，这些都是未知数。”张真告诉记者。

2019年冬，“暖核一号”一期31.5兆瓦工程投运，实现向周边70万平方米范围内供热，是国内首个核能供热商用工程。当时，核电厂的员工宿舍区及施工生活区率先用上了核能供暖，该工程被国家能源局命名为“国家能源核能供热商用示范工程”。

但张真和同事们并不能“喘口气”，紧接着，他们就要攻关“暖核一号”二期202.5兆瓦工程，涉及近500万平方米。

“和一期工程不同，二期工程要实现更大范围的供暖，需要对高压缸排汽管道、阀门、换热器等一系列实体设备进行改造，同时还涉及控制方案的改变。”张真进一步解释说，比如，我们一次性要从高压缸抽汽300多吨，气压的骤变势必会影响汽轮机等一系列设备的运行状态。

因此，到底抽多少、怎么抽，每一个环节都马虎不得。最终，经多方合作，项目团队攻克了“暖核一号”一系列关键技术：填补了百万千瓦级中压饱和汽轮机组抽汽技术的国内空白；研发了适用于饱和蒸汽的大口径抽汽止回阀、快关调节阀等新型阀门，在核电热电联产关键设备上实现了国内首创；开发了反应堆热功率与汽轮发电机电功率+对外供热功率匹配的运行控制策略，在核电热电联产的运行控制技术上实现了新的跨越；形成了一套完整的基于核电热电联产的安全和瞬态评估体系，在国内大型核电机组热电联产安全评估技术上实现了零的突破……

2021年11月，“暖核一号”二期工程投运，让海阳市区实现了从传统的燃煤取暖向核能清洁供暖的“无缝切换”，成为国内首个实现“零碳”供暖的城市。海阳核电1号机组成为世界最大热电联产机组，“暖核一号”成为较早实现国家“十四五”规划关于“开展山东海阳等核能综合利用示范”要求的项目之一。

据介绍，今年7月，“暖核一号”900兆瓦远距离跨区域核能供热工程正式开工，预计于2023年投运。届时，供热面积可达烟台、威海地区，可满足100万人口的取暖需求。

只有热量传递，没有介质交换

多重回路隔离设计让核能供暖更安全

事实上，在一开始听说小区采暖热源要从烧煤变成核电站的核能时，当地不少居民也曾有顾虑。然而，深入了解之后，他们打消了顾虑。

“核能供暖不是核供暖。”张真告诉记者，从核电机组抽汽提取出来的热量只是一个热源，要通过多个“烧开水”的环节，才能将热量通过市政供热管网传递到用户端。

他与同事们经常用“自热小火锅”来解释核能供暖的这一工作原理。“自热小火锅”下面是加热层，上面是食物层，经过物理隔绝，下面作为发热材料的不可食用部分，仅仅发挥加热作用，而不会与上面的食材接触。

“这里面最关键的就是，只有热量的传递，没有介质的交换，核能供暖也是如此。”张真介绍，海阳核能供暖的整个过程其实是通过5个物理隔离的回路来实现的。

记者了解到，一回路完全封闭在反应堆厂房里。反应堆中，150多组燃料组件经核裂变反应，释放出大量的热量，这部分热量会把一回路的高压水加热到300多摄氏度。

二回路的水通过蒸汽发生器，吸收一回路中高压高温水的热量，变为饱和蒸汽，推动汽轮机做功发电。核能供暖就是从核电机组二回路抽取部分发过电的蒸汽作为热源，通过厂内换热首站加热三回路的水。

“这就相当于在物理隔绝的情况下，用高温蒸汽加热水。”张真解释说，三回路的热水在厂外供热企业换热站加热四回路的水，完成“水与水”的热交换，这样的操作还可以持续到五回路甚至更多。最终输出的水，就成为传导到居民家中的“供暖水”了。

“简单来说，核能供暖就是通过水来传递热量。只有用蒸汽加热水，或者用热水加热冷水两种模式。”张真说，核电站与用户之间设置了多道回路进行物理隔离，每个回路只有热量的传递，没有水的交换，而在用户端，热水只在小区内封闭循环，“十分安全”。

数据最具说服力。山东核电给记者提供了核辐射防护工程师此前对各回路辐射水平的检测数据：位于核电厂内的换热站，是蒸汽进行第一次换热的地方，测量仪器显示辐射剂量约为0.23微希沃特每小时；在使用核能供热的核电厂内办公楼，测量仪器显示为0.18微希沃特每小时；热力公司的核能供热首站，测量仪器显示为0.18微希沃特每小时；在一户核电供暖的居民家中，测量仪器显示为0.20微希沃特每小时……

“自然界中，辐射无处不在。宇宙射线、土壤、岩石等等，都具有一定的放射性，室内的瓷砖、大理石等也会产生辐射，通过数据检测，我们能看出核能供热不会引入额外的辐射。据统计，全球人均每年接受来自自然的辐射剂量是2400微希沃特，这个就叫天然本底水平。”据环境监测领域专业人士介绍，不管是天然本底辐射，还是我们日常生活中接触到的辐射，只要控制在一定量之内，都不会对我们的健康产生影响。

核能是实现碳中和战略目标不可或缺的低碳能源

12月17日，在“《财经》年会2023：预测与战略”上，中国科学院学部主席团名誉主席、中国科学院院士、中国科技大学名誉校长、中国科学院原院长白春礼以“碳中和背景下的能源科技发展态势”发表主旨演讲。白春礼表示，核能具有能量密度高、供能稳定、碳排放低的优势，对于波动性的太阳能和风能发电来说是良好的稳定剂。

白春礼指出，现阶段，我国CO2排放80%来自于能源生产和工业利用，可见实现碳中和目标，需要能源变革。目前科学界认为能源革命和产业转型的重要方向，一是化石能源清洁低碳利用，二是低碳和可再生能源的规模化应用，三是二氧化碳捕集和利用。

白春礼进一步指出，化石能源的清洁低碳利用，主要是指煤炭和石油的优化利用。煤炭的清洁高效利用和转化一直是我国重要的能源发展战略，这方面我国已经开展了很多研究工作并取得了一系列重要进展。石油化工是化工产业链上游基础，为国民经济的运行提供能源和基础原料，从排放总量的角度看，石油和化工行业对于全国碳排放总量的贡献较小，但单位能耗和单位碳排放强度较大。目前，原油加工市场逐渐趋于饱和，且新能源汽车迅速发展，石油化工行业的发展趋势是炼化一体化，炼油企业应大力发展炼化一体化生产模式，提高原油制化学品收率。

对于低碳和可再生能源的规模化应用，白春礼表示，根据预测，到2060年实现碳中和目标时，清洁能源消费量占比要达到80%，低碳清洁能源的规模化应用是实现碳中和目标的关键。近年来，我国非化石能源发展迅速，“弃水”“弃风”“弃光”状况明显缓解。

“核能是实现碳中和战略目标不可或缺的低碳能源。”白春礼说，核能具有能量密度高、供能稳定、碳排放低的优势，对于波动性的太阳能和风能发电来说是良好的稳定剂。根据测算，2060年核电的总发电量达到2.7万亿度，2021年我国核电发电装机容量约5000万千瓦，还有很大的提升空间。

核能供暖未来会大规模推广吗？核能供暖足够安全吗？

“窗口期”来临？

红沿河镇并不是国内核能供暖的第一个地方。此前不论是浙江海盐还是山东海阳，都已经率先实行核能供暖。

同样位于东北地区的佳木斯核能供暖项目，也在有序推进。

国家电力投资集团有限公司核能总工程师、“国和一号”总设计师郑明光告诉中国新闻周刊，核能供热一般是将核电厂经过高中压缸发电后蒸汽产生的部分热量，传递给热力公司，再经过供热管网送至终端用户，在这个过程中，完成了热量交换。

“核能本质上是一种能源形式。反应堆建成之后，具体怎样利用要看具体需求，比如可以用来发电、供热，也可以用来制氢、淡化海水，未来根据场景与经济性情况，还可能探索更多使用空间。”郑明光说。

在不少业内专家看来，最近几年，可能是核能供暖发展的“窗口期”。

近期，国家对核能发展的支持力度有所提升。今年以来，国内已有5个核电项目、10台核电机组获得核准，为近14年最多。

此外，根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》，到2025年，我国核电运行装机容量要达到7000万千瓦。

中国核学会理事长王寿君在8月举办的国际核工程大会上表示，预计2022～2025年间，中国将保持每年6～8台核电机组的核准开工节奏；到2035年，中国核电在总发电量中的占比将达到10％，相比2021年翻倍。

随着过去一年石油、天然气价格创下历史新高，国际原子能机构调高了核电预期：到 2050年，世界核电发电容量将比2020 年多一倍，比头一年的预期值高了10%。

快速增加的核电项目，无疑为核能供暖提供了机遇。

郑明光认为，如果在核电建设的初期，就考虑将核电与城市供热管网相连接，将大大提升供电供暖的互联性，这样的热电联供的模式将会越来越多。

此外，与耗资不菲、建造周期漫长的传统大型核电站相比，30万千瓦以下的小型核反应堆（以下简称“小堆”）造价更低、更易建造、更安全灵活，在业内被认为更适宜为城市供暖。

在郑明光看来，利用“小堆”实现中小型城市的供热，未来会越来越普及。

2020年，国家电投集团就与黑龙江省克山县政府签订合作协议，共同推动核能供热“小堆”落地。

在没有“小堆”的情况下，目前中小居民点的供暖一般采用怎样的方案？

北京能研管理咨询有限公司技术总监焦敬平告诉中国新闻周刊，目前不少中小居民点还在使用传统的锅炉房供暖，大城市则更多是集中供暖。

比如，刚刚实现核能供暖的红沿河镇，此前就是依靠12个锅炉房实现供暖。

“‘小堆’发生事故概率已经非常低，相比煤炭对环境带来的污染，‘小堆’清洁、低碳、环保，安全性也更有保证，所以‘小堆’是将来发展的重要趋势。”郑明光说。

经济合作与发展组织（OECD）核能机构近日发布的研究报告《模块化小堆：挑战与机遇》（以下简称《报告》）指出，全球目前已总计推出超过70种“小堆”设计，比2018年增加了40%，而商业化进程最快的“小堆”，均基于已经积累数十年运行和监管经验的大型轻水堆设计。

我国自主研发的“小堆”——玲龙一号（ACP100），于2016年4月成为全球首个通过国际原子能机构通用安全审查的小型核反应堆。

文章来源： 中央纪委国家监委网站，中国新闻周刊，证券时报