【核能供热(下)】记者亲历:核能供热,泳池堆是不二之选

发布时间:2017-08-16

 盛夏的热浪中,位于北京原子能科学研究院一隅的游泳池式轻水反应堆(简称49-2堆)厂房显得有些冷清。一幢不起眼的三层小楼中,反应堆一层厂房正在重新整修,几个工人进进出出,嘈杂的电钻声遮住了窗外聒噪的蝉鸣。

  向上走到厂房三层,空荡而寂静,原子能院堆工部运行所49-2堆党支部书记韩玉祥娴熟地从一大盘钥匙中挑出一把打开了49-2堆的主控室。“49-2堆建成于1964年,自建成以来一直承担着重要的科研任务。目前,它处于停堆状态,正在进行每五年一次的安全再审查论证工作。但很快,它就要进入新的运行周期,开始肩负新的重要任务。”在49-2堆上干了20余年操纵员的韩玉祥对这里的一切非常熟悉。

  今年“两会”期间,“核能供热”这一话题被广为热议。在中核集团“两会”代表、委员的新闻发布会上,当全国政协委员、原子能院院长万钢多次被问到“泳池堆供热”的可行性时,他说:“原子能院的49-2反应堆就是我国最早建造的泳池式反应堆,已经安全运行50多年了,欢迎大家去亲眼看一看。”

  所谓眼见为实。本刊记者就在这个7月,走进原子能院近距离感受了泳池式反应堆的超强“亲和力”。

  与泳池堆的“亲密接触”

  从49-2堆主控室内再进入到堆顶大厅,基本上就是“推门而入”——没有长长的回廊,也没有复杂的管线,打开大厅大门,下两级台阶,右转,走三步,反应堆堆顶大厅就豁然出现在眼前了。一间挑高十余米,总共不超过200平方米的大厅内,四周整齐摆放着简单牢固的工具桌和一些一人高左右的装置或者台架。厂房中间一块小小的水池区域围着钢制护栏,上面盖有透明的有机玻璃盖板。

  “这下面就是我们所说的游泳池堆了。这个区域长4.5米,宽2米,中部是长方形,两端是半圆形,如果算面积的话也就是7.5平方米左右吧。游泳池堆的堆芯在水池下方浸泡着,水池的深度约7.2米左右。水池中的水就是经过处理的去离子水,比我们喝的那种纯净水还要洁净许多。你们站在堆边也不用担心,可以看看你们身上的剂量计,放射性(停堆状态)水平几乎接近天然本底水平……”一边向记者解释,韩玉祥一边手脚不停地在水池的3个不同方向放下了3盏水下灯。一片莹绿色的光中,水池内部的堆芯、粗壮的回路,安详而清晰地呈现出来。即便已经入行10年,参观过秦山、田湾、福清等多个核电厂房,但能够如此清楚地看见堆芯,记者还是第一次。

  当然,建设49-2堆的本意与核能供热无关。它是我国自行设计建造的第一座工程材料试验堆,运行52年来为我国生产堆的燃料元件、压力容器材料做过辐照考验,奠定了我国核动力的基础;完成了先进工艺燃料元件考验、快堆燃料重结构考验等,为我国自主知识产权的压水堆核电站以及快堆事业的发展做出了重要贡献。在此期间,该堆运行业绩良好,从未发生上等级的运行事件,是我国唯一一座安全运行达50年以上的反应堆,这不能不说创造了国内反应堆运行的一个奇迹。据了解,这样一个看似小小的堆用于供热,只需约五分之一堆额定功率,供热面积就可达数万平方米。

  安全可靠“看得见”

  “泳池堆是世界上最早建造的堆型,也是目前最多的堆型。”面对记者,原子能院副总工程师、科技委主任柯国土开门见山。作为我国知名反应堆工程研究设计专家,他始终认为池式反应堆供热相较于其他解决方案而言有着独特的优势。

  “首先,核能供热技术成熟、安全可靠。可以把它的安全性概括为‘零堆熔、零排放、易退役’。”这九个字如何理解?柯国土介绍,池式供热堆常压、低温运行,具有大负反应系数、大容量热阱,不会出现由于失水、失冷、反应性失控和功率失控等造成的堆芯熔化事故,因此实现“零堆熔”;堆顶大厅、工艺房间的放射性水平低,完全允许工作人员在开堆状态下进行正常操作,通过设置中间隔离回路(运行压力更高),可阻止放射性物质进入热网,多重屏障有效隔离放射性,从而实现放射性“零排放”;供热堆系统简单,制造容易,工程实现性好,特别是水池屏蔽效应明显,放射性源项大大少于核电站,易于拆除、处理,同时,产生的乏燃料统一由国家行业主管单位处理,厂区可以恢复绿色复用,因此“易退役”。

  池式供热堆的原型是池式研究堆,目前全球共建设了200多座池式反应堆,积累了一万多堆年的安全运行实践。“这些安全运行实践是最为宝贵的财富。而且,我国也已建成10余座池式反应堆,如你所见到的 49-2反应堆,累计安全运行超过300堆年。”柯国土强调。

  另外,从经济性上考虑,核能供热成本可控,价格具有竞争力。柯国土介绍:“根据初步投资估算和财务分析,总投资约13.5亿元的单堆(400MW)工程可供热面积约1000万平方米、建设周期能够缩短到3年以内,运行寿命可以达到60年,且全部设备能够实现自主化。在全年5个月的采暖期内,供热价约40元/GJ。”这个价格与热锅炉房供热价相当,远低于80~100元/GJ的燃气供热价格。这个数据对于核能成为燃煤热电联产和大型锅炉房集中供热的理想替代热源提供了非常有力的支撑。

  最后谈到“公众的接受程度高”这一话题时,柯国土强调,这是面对供热这一话题时,池堆最为明显的优势。事实上,所有专家学者都清楚,相较于科普沟通层面,核能供热在技术层面面临的挑战几乎可以忽略不计。实现核能供热就只需让公众接受在自己方圆数十公里内建设一个“堆”。“池式堆安全可靠是必然的,但更重要的是它的安全可靠还是可视的。就像你参观=的一样,可以清晰看到它的样子。城市供热堆建成后,即使在运行状态,我们也可以在一定条件下开放公众参观,公众可以带着剂量仪来参观池堆。这种直观可视的特点,无疑会很大程度降低公众的质疑。”柯国土话语中的热忱,清晰无比地传达出他对依靠池堆供热来解决北方地区大气污染问题抱有巨大的期待,也怀有坚定的信心。

  • (来源:《中国核工业》杂志)