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在我国,核能供热反应堆研发的历史可追溯至上世纪80年代。1983年,清华大学原有的池式研究堆实现我国第首次核能低温供热实验;1984年,当时的国家科委批准在清华大学核能所建一座5MW的核供热试验堆;1986年起,低温核供热正式列为国家“七五”科技攻关项目;1989年,50MW低温核供热堆正式临界启动,之后一次成功完成72小时满功率连续运行实验。
值得关注的是,在技术层面,经过层层筛选,业内逐渐形成式供热堆和壳式供热堆池两种主流类型(详情见本刊2016年5月刊《核能供热产业化提速》一文)。其中池式供热堆以游泳池实验堆为原型,壳式供热堆由目前主流压水堆核电站技术演进而来。前者代表是中核集团刚刚发布的“燕龙”泳池式低温供热堆,而后者代表则是中广核集团的NHR200-II低温供热堆技术。
——企业布局——
核能供热正朝着前景更为广阔、竞逐更加充分的示范商业环节演进。然而,经过多年试错,布局企业面临的风险与机遇却愈发难以界定。
核供热反应堆“燕龙”的横空出世,使得中核集团率先在核能供热上获得突破。据悉,“燕龙”是中核集团在泳池式研究堆五十多年安全稳定运行的基础上,针对北方城市供暖需求开发的一种安全经济、绿色环保的堆型产品。
探其原理,是将反应堆堆芯放置在一个常压水池的深处,利用水层的静压力提高堆芯出口水温以满足供热要求。热量通过两级交换传递给供热回路,再通过热网将热量输送给千家万户。
中核集团“燕龙”泳池式低温供热堆总设计师柯国土向《能源》记者介绍,池式低温供热堆选址灵活,内陆沿海均可,尤其适合北方内陆。反应堆寿命长达60年,与燃煤、热电联产相比具有经济可比性。
“与其他的化石能源供热相比,池式低温供热堆建设投资约是同规模燃煤锅炉的2至3倍,但运行成本远低于燃煤锅炉,且使用寿命达到60年,是燃煤锅炉的2至4倍。”中国科学院院士王乃彦分析。
在其看来,以低温供热堆替代核电厂和区域锅炉房热源承担城市基本热负荷,或将成为缓解化石能源环境污染的一种有效可行的方法。
与中核集团坚持采用二级单位中国原子能科学研究院的池式堆技术路线不同,中广核集团联合清华大学采用了“壳式堆”技术,并协同中国核建旗下的中核能源一同完成了NHR200-II技术工业供热、热电联供项目技术改造。
“目前,中广核正携手清华大学共同推进成熟的NHR200-II低温供热堆技术,推动示范项目落地。这项技术早在上世纪九十年代就通过了国家核安全局安全评审,在2016年国家能源局组织国内行业专家的小堆技术路线评审中排名第一,具有重要的推广价值和示范意义。”在1月23日举行的中广核2018年度新闻发布会上,中广核研究院副总经理郝志坚向《能源》记者透露。
据悉,中广核正在大力推动低温供热堆技术的市场开发。“低温供热堆具有安全性高、厂址适应性强、技术上可取消厂外应急等特点,可以靠近用户,建在城市周边、内陆偏远地区等厂址区域,从而使电、热、水、冷多种能源供应成为了可能。在实现批量化、模块化建造后,低温供热堆建造、部署时间将大大缩短,仅需要2-3年即可建成。”郝志坚说。
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