2021年11月9日,核能供暖的热水如期温暖了这座城市 。与往年冬天相比,市民并没有感受到什么不同,暖气片还是那么热,持续而稳定——除了供暖费每平方米比去年降低了1元 。
海阳核电站内换热装置所在地毗屋,使用核能加热的水在这里与通向换热中心的水进行热量交换 。
解决了燃“煤”之急
穿过层层钢筋混凝土和金属安全壳,核电站的核心只是一根根细长的燃料棒,4米多高,粗细和混凝土使用的钢筋差不多 。它们排列在一起就成了稳定且能产生大量能量的核反应堆 。按照计划,如果海阳核电站的8座反应堆全部建成投入使用,能提供整个山东省13%的用电量 。
这是发生在原子维度上的反应,却蕴藏着巨大的能量 。1克浓缩铀-235的体积和一粒米差不多,但它在完全裂变后产生的能量,约等于2.8吨标准煤或1.8吨汽油完全燃烧所释放的能量 。
在能源领域,能用于发电的热能是“高级”的,需要水蒸气有较高的温度和能量,在海阳核电站,用于发电的水蒸气的温度高达268.6摄氏度,压强5.38兆帕,约为53倍的大气压强 。发完电的水蒸气虽然还是温暖的,但属于较“低级”的能源,很难再得到利用 。供暖则并不需要那么“高级”的能量,“我们的工作类似于拿出一部分‘高级’的能量兑入‘低级’的能量,变成更多‘中级’的能量,也足够用来供暖了 。”吴放解释 。
实现这个想法并不容易 。核电站是一个设计精密的系统,取出一部分水蒸气,势必对整个系统产生影响 。在海阳核电站1号机组2018年投入商运当年,他们经过大量前期理论论证后开始立项,次年开始试点供暖 。范围从核电站办公区逐步扩大到海阳市的部分小区,直到今年,整个市区都用上了核能供暖 。
而在这个过程中,用户端的改变并不大 。在核电站之外,除了替代了海阳市的12台燃煤锅炉,其他的一切和燃煤供暖几乎没有任何区别 。供暖的水还是由各区的供热企业负责加热,只是如今,供热企业不再需要燃烧煤炭加热供暖水,而是由海阳核电站提供热水,在供热中心将热量传递给供暖水 。
海阳实现核能供暖引起了全球核领域同行的关注,国际原子能机构已经派专员前来调研 。这项尝试在国内也有了追随者,今年,中国第一座核电站秦山核电站开始对嘉兴市的3个小区试用核能供暖 。
即使不考虑在减少碳排放方面的贡献,核能供暖的意义在今年也格外特殊:全球整体能源紧缺,煤炭、天然气等能源的价格大幅上涨,不少国家实施了限电停产措施,多地供暖费用涨价,海阳市却做到了供暖费不增反降,解决了燃“煤”之急 。
对此,吴放算过一笔经济账,长期看来,核能供暖一定比燃烧化石燃料更实惠 。他解释,在煤炭价格平稳时,使用核能供暖的价格仅略低于燃煤供暖,但未来化石能源的价格可能会因为产量、碳排放市场化等原因不断上涨,而使用核能近似于一次性投资,费用主要花在建设时,投产后,核燃料的价格只占极小的部分,即使发生类似化石能源的大涨价,也不会对核电站的经营产生大的影响 。因此,核能发电的费用一般非常稳定 。
只是,核能供暖目前只能向核电站周边的城市提供,距离太远则会受传输管道建设成本、传输过程中热量流失等因素的制约 。由于核电站需要持续大量使用冷却水,目前中国的核电站大多都建在海边 。
海阳核电站内的涡轮发电机 。核能产生高温高压的水蒸气,推动涡轮发电机发电 。
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