我国早在1981年，便开始了核能供热方面的研究。在治理雾霾方面，其产业化具有一定现实意义。近年来，随着国家产业结构及能源结构的调整，推动了相关产业链的技术创新，一些新科技的产业化及推广尚需时日，将吸引产业资本与一级市场投资介入。本文将聊一聊低温常压核能供热系统的产业化前景，及其在治理雾霾方面的应用前景。

雾霾，已成为危害居民健康的“杀手”
雾霾的来源很多，其一为煤炭燃烧。近年来，我国对燃煤火电厂的煤燃料质量、燃烧效率、烟气净化等各方面作了严格要求，但是，对于冬季取暖使用的燃煤治理仍需改进。中国北方一带的很多居民普遍有这样的感受：每逢冬季取暖季来临，雾霾出现的频率就增加。今天，我们将讨论使用核能供热应对雾霾的可行性与现实意义。

环保部部长陈吉宁在2017年1月7日环保部新闻发布会上指出，北方供暖有三个问题：
一是热电联产集中供热率较低；
二是燃煤锅炉环保设施跟不上、装备水平低，单位排放是大电厂的十几倍，如果安装高效的脱硫脱硝设施，许多企业无力承受；
三是农村散煤问题，京津冀散煤占全国总量20%，一吨散煤是大电厂排放的10倍以上。

环保部部长陈吉宁说“京津冀的问题从长线看，还是产业结构和能源结构问题，必须进行较大调整。”以上问题客观展现了目前能源结构下，北方冬季供暖对大气污染的影响，使用其他类型热源减少煤炭占比将成为未来发展趋势。

放眼全球，使用核能供热并非新鲜事。国际上关于核能供热领域的研究与应用开展较早，国外大型反应堆用于城市区域供暖在技术层面已经非常成熟，其中以俄罗斯尤为突出，根据《中国核能区域供热面临的机遇和挑战》（《能源与节能》2013年第4期），截至2011年年底，俄罗斯共有9座核电站中的29台核电机组用于热电联产，超过俄罗斯在运核电机组的85%，核电供热的主要用户为3-15km的城镇居民。

结合我国当下国情，我们认为，在华北地区推广小型堆供热将助力城市雾霾治理。这并非是我们的凭空想象，近年来，产业界与学术界，已经开始关注并逐步展开核能供热堆的推广工作。

（清华大学位于北京昌平的核试验堆外景）

根据《中国能源报》2013年4月1日第21版刊发的《核能供热前路几何》（记者朱学蕊）中介绍，我国早在1981年，便开始了核能供热方面的研究，并取得一系列突破：

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；

1991-1992年，50MW低温核供热堆又取得了热电联供运行和低温制冷运行成功，成为世界上首座投入运行的“一体化全功率自然循环”低温核供热试验反应堆。

 2015年6月，中广核与清华大学、中国核建联合签署“低温核供热堆产业化合作协议”，以推进低温供热堆在中国的商业化和产业化，使得在我国已有近30年研究历史的低温核供热技术再度进入公众视野。

目前主流的核能供热系统有壳式供热堆和池式供热堆两种类型，其中壳式供热堆由目前主流压水堆核电站技术演进而来，而池式供热堆以游泳池实验堆为原型，从技术上层面来讲，二者的建造与运行的技术均已成熟。

以下主要以池式供热堆为例，介绍核能供热的安全性、经济性以及未来的发展方向。

池式供热堆的堆芯放置于地下水池的深处，核裂变所释放的热量，将水加热后送到水池外的换热器，经过两次换热后，便可用于城市集中供暖。

由于池式供热堆仅用于供热而无需发电，所以水池压力可保持常压，且池式堆单位功率容积更大，堆内冷却水量充足，进而能够降低放射性物质泄漏的概率，保持充足冷却能力。

池式反应堆安全性能已经得到充分验证。池式供热堆是游泳池式反应堆在供热领域的应用，游泳池式反应堆通常用于实验研究及同位素生产，建设与运营技术均成熟，具有长时间安全运营历史，因此池式供热堆的安全性具有较高保障。根据中国能源报《治霾新思路：池式反应堆核能供热》介绍，世界上已经建造了几百座游泳池式反应堆，由于常压运行安全性高，一般对建设地点无特殊要求，有些就建造在城市或大学校园内，从运行至今游泳池式反应堆无严重核事故发生。据其介绍，上世纪六十年代我国在北京建成两座为科学研究用的池式反应堆，功率在10MW以下，距今已安全运行半个世纪。

在目前情况下，池式反应堆供热比燃煤锅炉供热更具成本优势：

推广核供热技术不仅具有明显社会效益，在经济性上也具有较强竞争力。根据清华教授田嘉夫、赵兆颐在《低碳城镇的核供热能源》中介绍，200MW的供热堆的初始造价投资，与同规模燃煤锅炉的建造费用可能高出1-2倍，但使用寿命可达60年，远远高于锅炉寿命。

* 从建造成本来看：建设一座核供热站的投资，只相当于同等功率的核电厂1/3左右；成本大致为燃煤锅炉建造成本2-3倍，但其使用寿命可达60年，较燃煤锅炉寿命要高出数倍（5~10倍），因此在建造成本方面核供热堆较燃煤锅炉均具有优势。

* 从燃料费用看：一个500万平方米建筑面积的集中供热区域，由燃煤锅炉供热时，每年大约消耗煤炭20万吨，如采用200MW核反应堆供热，每年可用1吨核燃料取代煤炭，按照去年市场价格20万吨煤炭费用大约为1.5亿元，1吨核燃料费用大约为0.2亿元。核能供热比锅炉供热每年燃料费用节省7-8倍；因此在燃料成本方面核供热堆较燃煤锅炉具有优势。

因此在燃料费用与建造成本两方面核供热堆较燃煤锅炉均具有优势。仅仅从节省的燃料费上，也可以看出核供热站多出的建设投资很快可以回收（5年收回投资、后50年持续盈利）。而在远离煤矿地区，使用低温核供热的成本比烧煤锅炉供热的成本要低。

放眼当下，核能供热系统有望成为化解冬季严重雾霾天气的有效利器，综合考虑池式供热堆的安全性、经济性及环境友好性，我们认为其未来有望在我国北方地区建设推广。

据田嘉夫、赵兆颐在《低碳城镇的核供热能源》中介绍，建设2×200MW核供热站，每年可用不到2吨燃料铀替代35万吨原煤，每年减少排放二氧化碳49.5万吨，二氧化硫0.77万吨，氮氧化物0.2万吨，烟尘0.14万吨，排放的放射性仅为燃煤锅炉的1-2％左右，环境效益非常明显。

在保证安全的前提下，使用核能替代传统化石能源供暖，将在一定程度上利好雾霾治理。让我们一起关注核能供热产业的发展吧！

链接：

《日常生活中辐射物品大盘点（科普视频）》

《田嘉夫：利用核能彻底解决城市供热的环保问题》

《中国能源报：低温核供热堆再谋产业化》