談霾色變的季節又來了。霧霾讓本該得瑟的北方人對整個供暖季都“累覺不愛”。
目前，我國供暖能源結構依然以煤炭為主，供暖系統中有60%以上的熱源來自于燃煤鍋爐或燃煤的熱電生產。然而，供暖燃煤造成大量污染物的排放，將“供暖季”變成了“霧霾季”。有沒有一種技術，在保證室內環境溫度的同時還能保護室外環境？
11月28日，中國原子能科學研究院的泳池式輕水反應堆“49-2堆”實現安全供熱168小時，標志著我國在核能供熱技術領域取得重要進展。這為冬季供暖提供了一種新選擇。
遲到了30年
核能供熱就是將反應堆產生的熱量通過兩級換熱傳遞給供熱回路，供熱回路與熱網直接相連，將熱量輸送到千家萬戶。
據了解，核能供熱的歷史最早可追溯至上世紀60年代。從上世紀70年代開始，前蘇聯、加拿大、德國、瑞士及法國等國家進行專門用于核供熱堆的研究與開發，主要涉及殼式和池式等技術路線。
1983年底，清華大學對2兆瓦池式堆進行了技術改造，向工作區三幢面積1.6萬余平方米的建筑物供暖兩個冬季，開啟了我國首次核能供熱的工程試驗。
“遺憾的是，推了30年，最終也沒能落地。”原子能院科技委主任柯國土認為，究其原因主要是市場時機不夠成熟，當時對于環保與新能源的關注遠差于現在。目前，清華大學主要研究的是“一體化、自然循環”的殼式供熱堆。
隨著霧霾日益嚴重，影響了我國國民經濟發展和百姓生活質量，治理霧霾刻不容緩，尋找替代能源已迫在眉睫。在各種新型能源利用形式的衡量中，核能供熱重新受到了廣泛關注。
“三年前，我們業界開始提出核能供熱，并對專用池式低溫供熱堆開展前期研究和經濟可行性評價等工作。”柯國土介紹說，“半年前，我們開始對原子能院‘49-2堆’進行改造。在原反應堆二回路的基礎上新增一條獨立封閉的二回路，供熱時，只需通過切換回路即可將熱量傳遞給新建二回路，通過反應堆廠房內換熱站的二次換熱，將熱量傳遞給供熱回路，供熱回路與供熱管網連接，由供熱管網將熱量輸送到院內兩座辦公樓及‘49-2堆’廠房中。”
零堆熔 零排放 易退役
我國自主設計、建造的第一座反應堆——“49-2堆”，位于原子能院里一幢不起眼的三層小樓中。目前，這幢小樓正由“49-2堆”供熱。記者摸了摸樓道里的暖氣片，有點燙手。
“池式低溫供熱堆就是將堆芯放置在一個常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫，以滿足城市供熱的溫度要求。”柯國土說。
既然是滿足城市的供熱需求，反應堆自然就建在了百姓家門口，安全性如何保證？柯國土把它的安全性概括為“零堆熔、零排放、易退役”。
池式低溫供熱堆堆芯位于水池底部，始終處于淹沒狀態。事故狀況下即使不采取任何干預手段，大容量水可確保堆芯不裸露，實現“零堆熔”。同時，設置隔離回路，并使其壓力高于一回路和供熱回路，確保放射性水不漏到熱網。
“燃料包殼、堆水池、廠房及深埋地下等多重安全防線與屏障，能有效隔離放射性。”柯國土說，“一座400兆瓦的池式低溫供熱堆，對比同等規模的燃煤供熱站，放射性釋放僅為燃煤排放的2%左右，實現近零排放。”
記者看到，主控室顯示的辦公樓輻射劑量實測水平為0.13微西弗/小時，這相當于北京市的本底值。
中國科學院院士王乃彥表示，池式反應堆是一種技術成熟度很高的堆型，在全球累計約1萬堆年的運行實踐中，保持了良好的安全運行記錄。我國也已建成9座池式反應堆，累計安全運行超過300堆年。其系統設備簡單，放射性源項總量少，僅為百萬千瓦核電站的1%左右。
驗證、示范、推廣“三步走”
池式低溫供熱堆無大型水源要求，內陸、沿海均可投用，尤其適合北方內陸地區；切實消除大規模放射性釋放，無需廠外應急，廠址邊界小，可貼臨城市建設。
不過，到目前為止，世界上并沒有特別成功的商運先例。柯國土坦言，并不是技術上有難度，而是國外的分散式供熱模式和較小的環境治理壓力所決定的。
從經濟性上考慮，池式低溫供熱堆低溫常壓運行，無壓力殼、安全殼、穩壓器等復雜昂貴的設備，簡化了工藝系統和安全設施，節省了土建投資和設備投資。核能供熱成本可控，價格具有競爭力。
初步估算，總投資約13.5億元的400兆瓦單堆工程可供熱面積約1000萬平方米、建設周期能夠縮短到3年以內，運行壽命可以達到60年，且全部設備能夠實現自主化。在全年5個月的采暖期內，供熱價約40元/吉焦，與熱鍋爐房供熱價相當，遠低于80～100元/吉焦的燃氣供熱價格。
“利用‘49-2堆’開展供熱試驗研究只是第一步。”中核集團總經理錢智民表示，中核集團提出了泳池式低溫供熱堆“演示驗證-示范工程-商業推廣”三步走發展戰略，計劃2018年底示范工程完成核準開工，在2020年底或2021上半年實現供熱。