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核战雾霾

点击次数:77发布时间:2019-08-01

核战雾霾

污染防治攻坚战是党确定的决胜全面建成小康社会的三大攻坚战之一。“总的来说,这场攻坚战开局良好,生态环境质量持续明显改善。”生态环境部部长李干杰在2019年全国两会“部长通道”上说。

他话锋一转,又说到:“当前的形势一点也不容乐观,甚至可以说还相当严峻。北京这几天的雾霾污染天气我想就足以充分说明这一点。”

雾霾治理正在推进,在这项综合性、系统性的工程中,核技术或可担当重要角色。

-清洁供热-

治霾的当务之急是能源结构的调整,包括减少燃煤以及煤的清洁使用。在去年3月19日的“部长通道”上李干杰曾表示,推进北方地区冬季清洁取暖是中央治理雾霾、防治大气污染的重要决策部署,一定要坚定不移推动下去。

据了解,我国共有15个省、市、自治区需要冬季供暖,且供暖面积还在以年均约10%的增速飞速扩大,在2015年已达131亿平方米。供暖需求的飞速增长导致我国北方地区供热能力无法及时跟进。目前,城镇集中供热中燃煤热电联产占48%,燃煤锅炉占33%,清洁热源不超过4%。我国北方地区清洁取暖比例低,特别是部分地区冬季大量使用散烧煤,大气污染物排放量大。

清洁供热、低碳发展要求取代散煤燃烧和小锅炉,压减大型燃煤锅炉已经成为能源结构转型的大趋势。与此同时,在清洁热源上,我国的天然气缺口严重,可再生能源应用的程度较低,寻找新的清洁能源迫在眉睫。

核能供热为之提供了重要选项。作为一项较成熟的技术,核能供热在我国曾一度备受关注,但由于当时我国环境污染问题尚不严重,替代燃煤的紧迫性尚未显现,未能得到推广应用。而在当前严峻的环境形势下,核能供热作为能源生产和消费革命、生活方式革命的重要内容,关系北方地区人民温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,必要性凸显。

国际上,核能区域供热技术应用已具有一定规模,部分核电站的机组在发电的同时,产生热水或蒸汽用于区域供热,也即热电联供的方式。核电站热电联供一方面可以提高效益,另一方面也解决核电站周边的供热问题。目前全世界在运核反应堆中有超过1/10的机组实行热电联供,主要分布于寒冷的东欧地区。

其中,俄罗斯核能区域供热的经验最为丰富,截至2011年底,共有9座核电站的29台机组实行热电联供,占俄在运机组总数的85%。其用户既包括厂区内的供热系统,也包括分布在核电站周边3km~15km范围内的城镇居民,供热输出功率范围在25MW~200MW。

国内最早是徐大堡核电基地开展了核电站热电联供的研究,做了热电联供的设计方案,并与绥中签订了相关协议。东北有许多火力发电厂是热电联供的,核电站也可以适应当地需求。海阳核电也在开展这方面工作。最近,秦山核电也在进行热电联供的调研,以替代地方自备电厂和小锅炉,使燃煤减少。

除了大型核电机组的热电联供,专门的小型供热堆是另一个核能供热的方向。目前,我国十部委已发布规划,提出安全发展低温泳池堆供暖示范。

低温泳池堆的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用户。

中核集团已经于2017年12月在中国原子能科学研究院进行了低温供热堆试验演示,发布其自主研发的“燕龙”泳池式低温供热堆,目前正在积极推进示范工程,预计在2020年前后建成投运,在2020年后实现产业化发展。

数据显示,一座400MW的低温供热堆能够对1000万~2000万平方米建筑进行供暖,满足县级市采暖供热要求。在燃料消耗上,一座400MW的低温供热堆每年消耗的核燃料仅大约2.5吨,可替代32万吨燃煤或16000万立方米天然气。而在供热成本上,核能供热远优于燃气、用电,可以比拟燃煤,批量化之后还可进一步提高其经济性。

-环保需要核力量-

核参与治霾保卫战的方式不止清洁供热,减少雾霾源头,还有核空气净化。

核空气净化在一些核设施里面会用到,主要有三个作用:一是为人提供好的工作环境;二是为设备的正常运转提供舒适的环境;三是限制和控制核通风污染工业废气的排放。核空气净化属于辐射防护、放射性废物处理、采暖通风等形成的交叉领域,面向五类污染物:气溶胶、碘、惰性气体、氚、活化产物。

中核集团中国辐射防护研究院表示,自1964年以来,该院在放射性气溶胶、碘、惰性气体的净化与滞留技术方面,取得了一系列自主化研究成果。其在核空气净化方面基本上形成了完整的产业链,能够为很多核设施、核电站提供吸附器。其推出的空气净化器也可以在日常生活中使用。

此外,核技术也应用到其他环境领域,包括污染监测和三废处理等。中国的第一个电子束辐射处理烟气废气示范工程建于成都。随着国内推出趋于严苛的环保标准,对工业废水治理也提出了新的要求。目前,国内利用电子加速器处理工业废水已经步入产业化阶段。在该领域,我国有广泛的市场。按照2014年我国工业废水排放量205.3亿吨计算,每天排放超过5600万吨,每套电子束辐照装置处理能力为5000吨/天,按照5%的工业废水采用电子束辐照技术处理计算,需要电子束辐照装置600套,对应市场规模近100亿元。而在一些新的环保领域,比如室内家具污染、轮船废水处理方面,核技术应用也有新的市场。

李干杰谈污染防治时说到的“六个做到”中的第三个做到,就是做到综合施策,既运用好行政和法治的手段,同时也更多地运用好市场经济和技术的手段。

核技术应用属于战略新兴产业,中国有三分之一的行业与核技术紧密相关。正如国际原子能机构(IAEA)2009年核技术评价报告所指出的:“就应用的广度而言,只有现代电子学与信息技术才能与之相提并论。”在核技术进一步发展的情况下,其与传统产业的结合,无疑将会对后者的升级改造和人民生活水平的提高产生积极影响。

作为先进的技术手段之一,核技术在改善生态环境的过程中可以也应当发挥出积极的作用。正确地应用核技术不仅不会对人类健康和自然环境产生危害,还能做出巨大的积极贡献。核技术目前已经在大气环境、水环境、土壤环境、泥沙侵蚀环境、宇宙环境以及灾变环境等方面取得了令人振奋的成果,这些成果为环境污染治理提供了新思路。

从当前世界各国核技术应用的研究及应用进展来看,核技术参与到环境问题的解决进程中已成为一种不可逆转的趋势,核技术在环境污染治理中所起到的作用将会越来越大。更多更好地将核技术运用到环境保护中,对于打赢蓝天保卫战等战役,造福民计民生乃至子孙后代,具有极强的现实意义。

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