把核供热堆建在深水池里

我国城市的环保问题越来越突出，北京已经成为世界十大污染最重的城市之一。人们希望能尽快找到解决方案。利用核能进行供热的方法的优点是非常清洁，能够比较科学地降低环境污染。清华大学5兆瓦壳式实验堆建成时，引起了很多人的关注；后来，国内准备建造200兆瓦壳式实用供热堆，但由于这个项目有一定难度和较高的投资，已经过去近10年了，还没有任何进展。

可是清华大学还有另外一个技术方案，它跳过了攻关难点，可以较容易地进入大型供热堆建设。建成后其安全性、经济性等各项性能都很好，国内技术专家一致赞成，但却很少有人知道。它就是深水池供热堆方案。

核能是将贮存于原子核内的能量释放出来，少量的核燃料就能产生大量的热能，按发热量计算，核燃料价格只有煤、石油、天然气等化石燃料的几分之一或十几分之一。但由于燃烧核燃料的反应堆比燃烧化石燃料的锅炉贵得多，通常情况下，核能的能源成本很高。目前只有大型核电站（热功率在2000MW以上）的发电成本可以和火电成本相竞争。

除了发电，核能还可用于供热。热与电的最大差别是热的传输困难而昂贵，无论输送介质采用热水还是蒸汽，它所需要的管道、保温层和泵都需要比输电高得多的投资，再加上传输中的热损失、泵的耗电以及传输设施的维护，使得输热的经济距离仅限于几公里或最多几十公里。也就是说供热不能像电网那样形成大的联网，只能采用小规模或中等规模的热源实现区域供热。

就全世界来说，较大的供热联网是大中城市为采暖而建设的区域供热系统，它的容量大约可达600MW至1200MW，相应的最大热源装机容量为200MW至400MW。核能用于供热就只能采用这种规模的中、小型反应堆，因此，一个首要的问题就是在经济上还能否有竞争力。另外，现有核电站被要求远离城市或居民区建设，为供热又必需靠近这些地区，因此，供热反应堆还需要有很高的安全水平。

从国外的研究情况来看，很多研究设想都是在其原有核电技术的基础上，简化结构和设备，改造成低温低压的供热堆，因为这有利于核电技术和核电设备生产能力的利用。低温低压使反应堆造价降低，但为满足靠近城市建设的要求，有时还需要增加一些安全设施，结果在100MW至500MW的功率范围内，在单位功率的造价上不会低于核电站的造价。

针对这种情况，我国在低温核供热研究中设计出一种专用于低温供热的新型反应堆，称为深水池供热堆。它由我国首先提出，并于1985年获得我国第一批发明专利，非常适用于低温供热，而且所有技术都已成熟，容易实施和建设，完全可以取代燃烧化石燃料获热的方法，成为新型的供热能源。

深水池供热堆的设计不同于核电站，反应堆堆芯不是放在密闭的压力容器内，而是放在一个水池的深处，在那里它可以产生所需要的热能。反应堆工作在常压之下，不会发生由于突然失压而引起的严重事故，是一种非常安全的反应堆。这种反应堆世界上建有几百座，主要用于实验研究。由于安全性好，很多反应堆就建造在城市之内。法国有一座池式反应堆，功率为70MW，是世界上最大的研究反应堆之一，它就建造在巴黎市市区边界附近，距巴黎圣母院的城市中心仅17公里，已安全运行30多年。选用这种堆型作为供热堆，其安全性自然就满足了靠近城市建设的要求。不仅节省投资，而且还会消除人们对第一次采用核能供热的担心。

这种堆型也是建设投资最低的一种反应堆，经过国内一些设计单位按现在价格估计，200MW深水池供热堆的基建投资大约需要1．15亿元，初装燃料费大约为6600万元，总计约为1．81亿元。与简化核电站得到的有压力的供热堆相比，其建设总投资仅为其1／3左右；与国内采暖燃煤锅炉的造价相比，其容量大约相当于大型锅炉7台，其投资合计约为1．1亿元。核供热站建设投资是比采暖燃煤锅炉要高一些，但核供热站的使用寿命为锅炉的2～3倍，所以在造价上两者可以相比。甚至，120MW或更小些的核供热站投资也具有经济竞争力。

有人担心，由于在供热成本中，核燃料成本所占比例较大，如果供热堆功率规模比核电站小，燃料成本会升高。但在深水池供热堆的研究中，根据季节性用热及池式堆换料的特点，我们制定了新的最佳燃料管理模式，由反应堆计算程序计算研究得出提高燃料利用率的办法。结果，深水池供热堆在很小的功率规模下，其燃料利用率可以接近大型核电站的水平。在这种条件下，核燃料价格较低的优势就显现出来。与燃煤锅炉供热相比，产生相当于1吨煤（热值为5000kcal／kg）供热量，所消耗的核燃料费仅为60～70元，当前全国的煤价已远高于这一水平。