在寒冷的冬季，供热是民众最关注的民生问题。据悉，我国冬季采暖范围遍布全国 17个省、市、自治区，占国土面积的 60%以上，采暖人口达到 7亿以上。值得关注的是，我国目前供热几乎全部采用化石能源，供热排放的二氧化碳约10亿吨，占全国碳排放总量的1/10,供热减碳迫在眉睫。核能作为一种零碳、清洁、安全的能源，已为我国电力供应作出重要贡献，早日为北方冬季低碳清洁供暖出一份力，为国计民生再立新功，一直是核工业人的“初心和使命”。
柯国土
引领核能供热的“燕龙” 核能供热不是一个新概念，早在20世纪70年代时，苏联、加拿大、德国、瑞士等国就进行了核能供热反应堆的研究与开发，其主要堆型包括壳式、池式以及池壳式三种类型。我国从1981年提出低温核供热堆研究倡议开始，经过30多年的探索，已掌握了能够工程化应用的核能供热技术。 其中，池式反应堆是世界上最早建造的堆型，已建成150多座，在半个多世纪累计1万多堆年的运行实践中，保持了良好的安全运行记录。仅在中国，便已建成9座池式反应堆，累计安全运行超过400堆年，其安全性早已被证实。因此，在我国知名反应堆工程研究设计专家柯国土研究员看来，泳池式低温供热堆这一堆型是当前解决我国清洁采暖问题的不二之选。 民有所呼，我有所应。以柯国土总设计师为首的“燕龙”研发团队，随即着手顶层策划和方案设计，从经济性、工程性、安全性及环保等多维度，对反应堆的功率、温度、换料时间等关键技术指标进行反复统筹论证，梳理并制订关键技术攻关计划。终于，在2017年11月，400MW“燕龙”泳池式低温供热堆在?? 应运而生。所谓“燕龙”，顾名思义，诞生于燕山脚下的中国原子能科学研究院，将造福于我国北方广袤的“燕赵”大地。 一座（400MW）池式低温供热堆，究竟意味着什么呢？我们可以提供一些这样的具体数据，让其变得更加具体化。比如，它的供暖建筑面积可达约1500万平方米，相当于20万户三居室。对比同等规模的燃煤供热站，一年可替换约34.4万吨标准煤或2.8亿立方天然气，相当于减少温室气体排放约91万吨；它不仅没有碳、氮、硫、灰渣、烟尘等排放，在放射性排放方面也仅为燃煤的2%，可以说实现了近零排放。因此，无论是供热需求，还是环保需求，“燕龙”泳池式低温供热堆都达到了设计研发的初衷。 2017年11月28日，原子能院泳池式轻水反应堆（49-2堆）完成供热改造并实现安全连续供热168小时，具备为原子能院部分办公楼（原子能院区两座办公楼和一座49-2堆厂房，总供热面积约1万平方米）提供供热、功能演示及实操培训能力，顺利地实现了“燕龙”泳池式低温供热堆“演示验证-示范工程-商业推广”三步走发展战略的第一步。 2020年12月，“燕龙”泳池式低温供热堆标准初步设计完成。与此同时，形成了一整套泳池式低温供热堆设计准则，并已申请专利60余件。这些研发成果将为“燕龙”示范工程落地提供强有力的技术支撑。 众所周知，任何一个项目，尤其是事关民生的重大项目，需要多重验证，“燕龙”泳池式低温供热堆也不例外。从演示验证到示范工程再到商业推广，每一步，“燕龙”研发团队都走得严谨细致。尤其是对燃料组件、池内构件、控制棒驱动机构等关键设备，安排了十多项验证试验项目，经历科研样机、工程样机到产品的全过程，以充分验证设备的功能、可靠性及寿命，为泳池式低温供热堆的安全运行奠定了坚实的技术基础。 “认真走好每一步，一切为了绿色供热服务。”这是“燕龙”标签，亦是“燕龙”研发团队的责任和使命。
走进燕龙的“核心”世界 在现实世界中，人们可选择的供热方式有很多，比如，煤炭，燃气，木材等都可以提供热量，但每一种方式的弊端也是显而易见的，选择综合性能比高的供热方式，才是最优的选择。毫无疑问，“燕龙”泳池式低温供热堆就是目前的最优选。 从经济性而言，核能供热成本可控，土建设备投资少，运行维护费用低，退役费用低。一个反应堆建成后，主要的成本是核燃料的费用和人员成本，而由于核燃料能量密度极高，一公斤铀-235相当于2700吨标准煤，一座400MW“燕龙”燕龙泳池式低温供热堆运行一年消耗燃料不到10吨，所以燃料成本远比燃煤供热站低；另外，池式低温供热系统简单，运行维护简便，被誉为“傻瓜堆”，在技术上完全可以做到“一键启停、无人值守”，从而减少运行和维护人员，降低人员成本。 重要的是，根据池式低温 供热堆自身的特点，冬天可供热，而夏天可用于海水淡化或制冷，而且在利用热量的同时可以利用其中子开展核科学技术研究，燃料、材料考验，同位 素生产，单晶硅中子掺杂，真正做到“一堆多用“，从而进一步提高“燕龙”泳池式低温供热堆的经济性。 从安全性而言，“燕龙”泳池式低温供热堆属于“固有安全反应堆”。其堆芯位于深水池底部，始终处于淹没状态；在任何事故下，依赖反应堆固有负反馈特性可实现自动停堆；停堆后不采取任何余热冷却手段，1800吨水可确保半个多月堆芯不裸露，实现“零堆熔”。 与此同时，“燕龙”泳池式低温供热堆系统简单，占地面积小。一座400MW“燕龙”供热站仅需30多亩厂址，而放射性源项总量仅为百万千瓦核电站的1%左右，易于拆除、处理，退役时间短，退役费用少，烧过的乏燃料统一由国家行业主管单位处理，厂区可恢复绿色复用，这是泳池式低温供热堆的另一大优点：“易退役”。 当然，一个项目要想真正走向市场，就需要打破种种限制。对于供热而言，地域的限制显得尤为重要。“燕龙”泳池式低温供热堆的可适性非常强。首先，它没有大型水源要求，内陆、沿海均可投用，尤其适合北方内陆地区；它切实消除了大规模放射性释放，无需厂外应急；厂址边界小，可贴近城市建设。不仅如此，热网热源温度与城市现有供热管网的实际运行需求和终端用户设备均能匹配。与现有城镇供热管网的接入方式简单、灵活，不需对现有城镇热网进行改造或更换。 “燕龙”泳池式低温供热堆的出现，为中国的供热带来了新的选择和方向，这种改变，可有效改善中国能源结构，从而为我国“双碳”战略作出贡献。 未来，以柯国土总设计师为首的“燕龙”研发团队，将在“燕龙”泳池式低温堆的基础上持续研发，用更多的科研成果，续写更多的中国核能故事。
责任编辑：赵娜
