水資源是人類生存和發展不可或缺的，雖然大部分地球表面覆蓋有水資源，然而其中 96.5% 是海水，無法直接使用，僅有 0.26%的地下水、湖水與河水等淡水資源可以被人們直接利用。
從全球需求來看，目前全球淡水資源不足， 氣溫不斷上升導致冰川正在迅速融化，過度抽取也使地下蓄水層正在干涸。據估計，目前全球有五分之一的人口無法獲得安全飲用水，而且這一比例還在增加。據世界銀行公布的數據，到 2025 年，將有超過 10 億人生活在缺水地區，多達 35 億人可能面臨缺水問題。
就國內需求而言，我國是世界上 13 個最缺水的國家之一，人均淡水資源僅為世界平均水平的四分之一。我國水資源分布不均衡，大城市缺水現象普遍，全國 660 多座城市有 400 多座城市缺水，其中 110 座左右嚴重缺水。淡水資源缺乏已成為制約城市發展的重要因素，嚴重影響城鎮化進程。
淡水短缺是未來主要的威脅之一，是各國關注的全球性問題。我國應結合加強能源應急能力建設，加快發展核能海水淡化產業，搶占全球核能新應用的制高點，服務全球能源資源應急能力建設，服務人類健康生活。
沒有絕對正確的工藝，只有更適合的工藝
16 世紀，人們開始嘗試在海水中提取淡水，起初是將海水加熱產生水蒸氣，冷卻凝結就可以得到純水，這是海水淡化技術的開始。目前，海水淡化技術主要分為兩類，一類是通過加熱得到蒸汽，再使蒸汽冷凝得到蒸餾水;另一類是使用壓力泵給水通過半透膜，過濾得到淡水。常用的海水淡化技術主要有三種。
多級閃蒸(MSF)，是將海水加熱到一定溫度后使其依次流經若干個壓力逐漸降低的閃蒸室，熱鹽水自身溫度降低，從而使所產生的蒸汽冷凝成為所需的淡水。
低溫多效蒸餾(MED)，是用一定量的蒸汽輸入，通過多次的蒸發和冷凝，從而得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水。具有可利用低溫熱源、能耗低等優點。
反滲透(SWRO)，是在外加壓力作用下使海水的水分子通過半透性能的薄膜而不允許海水中的鹽分透過，從而淡化海水。隨著反滲透膜材料的不斷改進，以及膜元件價格的下降，反滲透海水淡化技術越來越引起人們的關注。
由于核電站同時提供電能和蒸汽，以上三種技術都可以與核電站耦合。多級閃蒸與低溫多效蒸餾可以使用核電站產生的蒸汽，反滲透技術可使用核電站提供的電能。將蒸餾法和反滲透法結合起來還可以降低海水淡化的成本。
利用熱電聯產模式，提升海水淡化的經濟和環保優勢
核能海水淡化可以利用現有在運核電站， 配套建設海水淡化設施，以熱電聯產模式運行; 也可以研發建造適用于海水淡化等領域的多用途先進核能系統。先進核能系統因體積小、靈活性強、功率比大、適應性好、應用領域廣等綜合優勢，應用于海水淡化領域前景廣闊。
根據國際原子能機構(IAEA)的報告，核能海水淡化形成產業規模后 ，成 本約為 0.47 美元/ 立方米~0.5 美元/ 立方米 ，而 對應使用化石能源海水淡化，成 本約為 0.77 美元/ 立方米~0.8 美元/ 立方米，核能海水淡化具有顯著的經濟優勢和清潔無污染的環保優勢。
哈薩克斯坦、印度、日本等國經過多年的發展，已經積累了 150 余堆?年的核能海水淡化經驗，證實了核電站熱電聯產用于海水淡化的可行性與可靠性。
日本有 10 余座海水淡化設施與壓水堆核電聯產項目，可生產 14000 立方米/天的淡水， 已積累 100 多堆?年的核能海水淡化生產運行經驗。2002 年，印度在卡培坎建造了一項核能海水淡化示范工程，利用兩座 170MWe 的加壓重水堆(PHWR)進行海水淡化，配套建設產能為 1800 立方米/天的反滲透海水淡化設施和4500 立方米/天的多效蒸餾海水淡化設施。
2010 年，巴基斯坦卡拉奇壓水堆核電站海水淡化聯產項目投產，產能為 4800 立方米/天，哈薩克斯坦BN-350 快中子反應堆曾采用熱電聯產模式運行 ，將 60% 的電能用于海水淡化和供熱。俄羅斯利用羅斯托夫核電站配套建設 8 座海水淡化設施，淡水產能為 9600 立方米/天。
2018 年，俄羅斯曾探討與埃及在埃合作建造一座雙機組 AES-2006 核電站，并配套建設海水淡化設施，淡水產能為 34 萬立方米/天。
同時，俄羅斯、韓國等國正研發適用于核能海水淡化的先進核能系統，國際競爭格局正逐步形成。
俄羅斯研發的KLT-40S 先進核能系統，技術源自破冰船反應堆，適用于海水淡化、供熱等領域，裝機容量為 85MWe，海水淡化設計產能24 萬立方米/天。2019 年，裝載兩個 KLT-40S核能系統的改進“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站，正式投入使用。
韓國研發的 SMART 先進核能系統，功率為 330MWt，裝機容量為 90MWe，適用于海水淡化和熱電聯產等，淡水產能為 4 萬立方米/天 。 2019 年 9 月 ，韓 國 與 沙 特 阿 拉 伯 簽 署SMART 反應堆商業化合作協議，并擬建造首臺 SMART 反應堆。
阿根廷研發的 CAREM 先進核能系統，功率為 100MWt，適用于海水淡化和熱電聯產。
2014 年，阿根廷在阿圖查附近開始建造一座CAREM 原型堆，預計 2021 年開始運行。
我國核能海水淡化領域取得進展
我國遼寧省紅沿河核電廠已實現利用核電站余熱進行海水淡化，為核電機組提供冷卻水， 產能為 10080 立方米/天。我國一直緊跟世界前沿研發多用途先進核能系統，目前已成功研發“ 燕龍”“ 玲龍一號”等先進核能系統，適用于海水淡化、供熱等領域。
雖然我國在核能海水淡化領域已有成功實踐，但筆者建議，我國核能海水淡化發展還應從如下幾方面繼續推進。
一是積極開發核能海水淡化示范工程項目。將核能海水淡化項目作為我國加強能源應急能力建設、應對重大突發事件的優先選項。優先在山東、浙江等條件較好的地區建設核能海水淡化示范工程，積累建造運行經驗，創造新商業模式。
二是加快推進先進核能系統的研發。充分利用我國在核反應堆設計、建造方面的科研優勢，動員國內的科研隊伍，加快組織對國內先進核能系統的研發，并用于海水淡化項目。開發建設先進核能系統應用于海水淡化的示范工程，推廣商業化。
三是推動核能海水淡化項目“ 走出去”，盡早占領核能海水淡化市場。隨著地球淡水資源的缺乏，中東、北非等淡水資源稟賦不足的國家對海水淡化的需求不斷增加，應當充分整合我國在核電海水淡化等多方面的現有資源，考慮在淡水資源缺乏但能源資源豐富的國家，推動核能海水淡化項目與本地能源、資源置換，推動核能海水淡化項目“走出去”。
（作者：孫小凱 李林蔚 劉達 王鵬飛 石安琪 劉洪軍
中核戰略規劃研究總院）
