低温核能供热用深水池供热堆--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

低温核能供热用深水池供热堆

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘伟鲁伟东高立明

[导读] 摘要：基于目前全球范围内的能源紧张现象，为了解决即将出现的能源短缺、交通等问题，控制城市煤炭污染，减少二氧化碳排放，中国需要大规模开发清洁能源。

        齐齐哈尔市富拉尔基区华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂黑龙江齐齐哈尔 161041
        摘要：基于目前全球范围内的能源紧张现象，为了解决即将出现的能源短缺、交通等问题，控制城市煤炭污染，减少二氧化碳排放，中国需要大规模开发清洁能源。核能是清洁的替代能源之一，不仅用于发电，而且用于城市供暖。以中国目前的反应堆技术为基础，为满足城市供热需求而设计的供热反应堆具有高度的安全性和可靠性，是一种技术和经济上都可靠的最优策略。
        关键词：低温核能供热；供热堆；清洁能源；可靠性；
        前言
        自二十一世纪以来，我国城市化的加速和快速工业化不仅给我国带来了经济繁荣，而且对自然环境产生了巨大影响，特别是雾霾天气，产生了深远的影响。煤炭排放是全球变暖的一个重要原因，因此迫切需要找到替代煤炭的新的清洁能源。在这种情况下，开发了利用核能的低温加热反应堆。游泳池式低温热水是利用核能作为热源的新发电厂，在集中供热系统中作为大型热水锅炉运行。与传统核反应堆不同，这些反应堆在低温和低压下运行，只产生加热，并且它的技术要求比较简单又经济安全。
        一、低温核能供热的深水池供热堆概述
        1.现阶段，核能生产已进入世界商业应用，中国电力系统已开始使用核能。作为清洁能源的新来源，预计会有更大的发展。核能可以发电，但也可以用来取暖。加热也是核能的一种利用形式，与发电不同。核电加热仍处于国内外商业应用前的探索和研究阶段。在中国，这项研究受到了极大的关注一方面，因为中国的经济建设需要投入大量的热量；另一方面，与核能不同，中国很容易掌握供热所需的低温低压技术，能够率先研究开发这种供热核电站。一旦开发成功，清洁能源将成为减少中国城市煤炭严重污染和全球温室气体排放的新途径。这无疑是中国日益紧迫的大气环境问题值得关注。
        2.一般来说，核加热技术的进步必然体现在它的成本和加热成本上。这也是供热反应堆设计和研究的一项基本要求。深水加热反应器是为此目的设计的一种新型加热反应器。第一批发明专利是中国1985年提出的。经过多年的研究，可以看出深池加热反应器非常适合低温加热，具有卓越的安全性和经济性。而且所使用的技术是国内比较成熟的技术，容易制造和建设。它应成为一种新的供暖能源，并为减少我们对化石燃料和空气污染的依赖提供现实可行的办法。
        二、深水池供热堆的特点
        1.固有安全性
        首先，池式低温加热反应堆从其“心脏”到所有低压加热电路，与核电站所用反应堆大不相同；然而，供热反应堆必须建在靠近用户的地方，其中大多数位于人口密度高和工业密度高的地区。必须防止和消除大规模放射性泄漏的可能性，并确保城市居民和环境的安全。堆芯反应堆在许多方面都是安全的：它们是使用恒压池建造的，其平均温度，即使在充分运转的情况下，也低于恒压废水的沸点，而且水既没有沸腾，也没有排出。池埋在地下发生停电引起的停电事故时，温差大、温差大的自然循环可以确保堆芯有足够的能力排出热量。池水热容量大，能保证长期的热输出能力，并能在停机后为操作人员节省足够的运行时间，可提供负的温度和气泡系数，以限制反应堆功率的异常增加。
        2.经济性优势
        一般来说，低温加热反应器承受着持续的压力，并且基本部件和集水区的结构材料比压水堆的结构材料要少，所以无需购买高成本、高技术的压力贮器。由于设备、阀门和管道处于低温环境中，而且安全要求相对较低，因此可以以相对较低的成本使用传统设备。池式低温加热反应器不仅可用作热动力装置，而且可根据其恒压池的便利性设计，以提高产品的辐照能力，满足加热功能，增加经济收入。
        3.法律法规体系的适应性
        这些反应堆的设计和建造符合国家核安全机构发布的现行核安全标准和准则以及国际原子能机构发布的最新安全标准。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

国家标准和规范反映或相当于国际公认或常用的先进标准和规范，但须符合核安全要求；与此同时，中国反应堆的设计直接得到国际公认和普遍适用的国际标准和准则的补充，在核安全标准的制定、选择和适用方面采取了更严格和保守的做法。池内低温加热反应堆的设计和建造将使研究反应堆和核反应堆的标准和守则符合国际公认的最新和最普遍的标准。
        三、使用深水池供热堆的作用意义
        1.温度、压力低，安全性完全符合要求
        供热必须接近用户的热源，所以供热反应堆必须比核电站反应堆更安全，从而使城市或居民区能够取暖。深水锅炉在恒压下运行，而核电厂的高压电池则不然。不会因压力而泄漏，也不会发生影响周围人口的事故它是一座反应堆可以建在城市附近或城市里另一方面，如果选择一个类似核电站的压力反应堆，则需要额外的安全设施和两三个壳，以防止泄漏。核电站的设计还必须采用先进的安全技术，必须解决关键问题，并进行实验，以达到供热所需的接近城市建设的安全标准。因此，恒压核加热与压力核加热在安全设计上存在原则上的差异，从而避免了许多技术困难。此外，反应堆的核心深埋在地下。一些自然灾害，如外部事故和地震，对地下反应堆的影响较小，不会造成核泄露，而且对城市应用更安全。世界上有数百座这样的反应堆，主要用于实验研究，其中一些是在城市或大学校园内建造的。1964年在北京建造了两座游泳池式研究反应堆，目前仍在运行，十分安全可靠。
        2.城市化进程急需高效集中供热能源
        中国城市众多人口密集，因此热源可以由政府在统一规划下进行建设管理，适合中央供暖发展。1997年底，城市供暖建筑总面积超过8×10米，约占城市建筑总面积的12%。建立集中的城市供暖系统可以大大提高供暖质量，节约能源，减少空气污染。小窑的数量、高层建筑和烟囱的分层以及城市飞灰的交叉运输都可以减少，这是改善城市环境的不可替代的。集中供热系统的建立为核能的利用铺平了道路，因为只有在电力充足且与主要配电网兼容的情况下，核供热才能在经济上与煤竞争。中国在这方面有自己的特点，许多中央供暖系统已经建成并正在建设之中。
        3.经济性分析
        在全球范围内，大中型城市中央供暖系统是一个相当大的供暖系统，可达600兆瓦或1200兆瓦。用于加热的反应堆可达200至400兆瓦。这一规模仅占核电站反应堆的十分之一，核电站的经济竞争力只有更大规模。因此，这种小型供热反应堆相对于其他供热能源的经济竞争力对于应用研究至关重要。目前在国外开展的大多数研究项目都是以原有的核技术为基础的，并使用诸如核电站等压力反应堆。设计的供热反应堆的单位成本不低于核电站的单位成本，只用于季节性供暖，成本效益低，没有投入项目建设。深水加热反应器设计的结果各不相同，因为游泳池式反应器最简单、成本最低，其技术和设备已经在国内得到很好的开发，使其建设成本低得多。这表明200兆瓦的国家火力发电厂已经可以与家用锅炉的成本进行比较。这项研究提高了深井供热反应堆的燃料利用率，降低了供热成本。由于国内外核燃料的热值较低，当燃煤锅炉中1煤产生的热量相同时，所需核燃料成本会大大降低。
        结束语
        综上，适应中国城市供热的集中条件，利用国家核能技术基础改造应用成熟的供热技术成果，可以为中国特色大气污染管理和可持续经济发展开辟发展道路。
        参考文献：
        [1]袁建东．～体化压水堆功率控制系统建模与控制方法研究[J]．哈尔滨：哈尔滨工程大学．2004．
        [2]李满昌．世界一体化压水堆发展技术现状[J]．国外核动力，1998。（4）：1—12．
        [3]田嘉夫．池式低温供热堆[J]．核动力工程，1992，13（1）：31一37．
        [4]利用核能取代燃煤锅炉治理关中城市群大气污染的建议．科技工作者建议，2016（12）．
        [5]田嘉夫，赵兆颈，杨富，等．120MW池式低温供热堆．原子能科学技术，1995，29（1）；33~40.
        [6]天津市核供热工程专家论证会专家组．天津市低温核供热工程预可行性研究专家论证会纪要．1992.