說起核，你能想到什么?是《流浪地球2》中推動地球開啟“流浪之旅”的行星發(fā)動機，還是《許你萬家燈火》里中國人自己設(shè)計建造的第一座核電站?是以自主創(chuàng)新鑄就的“國家名片”“華龍一號”，還是能打開未來能源大門的“人造太陽”?其實，核，可以很“高大上”，也可以很“接地氣”;可以如龐然大物，也可小巧玲瓏;可以發(fā)電，可以供熱，可以供汽，可以制氫，可以淡化海水……核能正在綜合利用領(lǐng)域逐步摸索進化。核能是我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，對優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、構(gòu)建新型能源體系、助力實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要作用。今年兩會期間，第十四屆全國政協(xié)委員，中核集團副總工程師，中核工程黨委書記、董事長徐鵬飛在接受記者采訪時表示，核能的作用讓人有無限的想象空間，在新一輪能源變革的大背景下，在核能綜合利用方面具有顯著優(yōu)勢的高溫氣冷堆的未來更是大有可期。

從“單一型選手”到“全能型輔助”

從大學畢業(yè)加入秦山核電廠的迷茫，到方家山核電核準時的興奮，從自主研發(fā)核電堆型落地的艱難，到“華龍一號”并網(wǎng)發(fā)電時的自豪，在核工業(yè)奮斗37年的徐鵬飛親歷了中國核工業(yè)這一路走來的艱辛與榮光，也見證了核能從“單一型選手”向“全能型輔助”的華麗變身。“用核能‘燒開水’發(fā)電只是核能利用的一種形式，核能的多用途利用非常廣泛。比如核能供暖，浙江秦山核電站和山東海陽核電站已經(jīng)走在了前面;比如核能工業(yè)用途供汽，我國首個工程項目已在江蘇連云港落地。具有第四代先進核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆，更是在核能綜合利用方面有巨大的發(fā)展空間。”徐鵬飛介紹道。

“不會熔毀的反應(yīng)堆”

目前，全球首座具有第四代核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆示范工程，在山東榮成已成功實現(xiàn)初始滿功率運行。與傳統(tǒng)壓水堆比較，高溫氣冷堆的固有安全性更高、用途更廣、也更靈活。

高溫氣冷堆示范工程

高溫氣冷堆被稱為“不會熔毀的反應(yīng)堆”。它有“堅強”的“內(nèi)芯”，采用新的耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件，將7克鈾燃料分散在12000個顆粒中，每個顆粒采用三層陶瓷包覆，可耐2000℃以上的高溫而不融化;它有可靠的“本質(zhì)”，采用核反應(yīng)負反饋的自然機理，反應(yīng)堆溫度越高核反應(yīng)性越小，確保在接近1600℃時，反應(yīng)堆不用任何外部人為干預(yù)而自然停止核裂變反應(yīng);它有“清涼”的“衣服”，大量采用石墨、碳磚和金屬結(jié)構(gòu)，既有大熱容又有很好的傳熱系數(shù)，可以吸納反應(yīng)堆停止核裂變后依然存在的衰變熱，并利用熱傳導(dǎo)的自然機理將熱量導(dǎo)出，徹底避免燃料元件超過 1600℃。

高溫氣冷堆球形核燃料元件

高溫氣冷堆采用模塊化組合，每10萬千瓦一組模塊，可根據(jù)需要建設(shè)20萬、40萬、60萬、80萬、100萬等系列裝機容量的核電機組，在保證穩(wěn)定供電、供熱的同時實現(xiàn)局域網(wǎng)獨立運營，以適應(yīng)不同地區(qū)用戶的不同需求。

相較于壓水堆，高溫氣冷堆的主蒸汽品質(zhì)更高，其溫度可達571℃，壓力為14.1MPa。經(jīng)過蒸汽轉(zhuǎn)換設(shè)備后，可以提供該溫度壓力以下的各種參數(shù)的工藝蒸汽，因此除了常規(guī)發(fā)電外，高溫氣冷堆還可應(yīng)用于制取綠氫、石油精煉、稠油熱采、頁巖油提煉、合成氨及化肥生產(chǎn)、乙烯和甲醇合成、海水淡化以及煤化工等諸多領(lǐng)域，發(fā)展前景廣闊。

“高溫氣冷堆具有固有安全性好、環(huán)境適應(yīng)性強、系統(tǒng)簡單、模塊化靈活、不停堆換料、用途廣泛等特點，并且綠色零碳、經(jīng)濟性高，是保障國家能源安全、實現(xiàn)能源綠色轉(zhuǎn)型的重要途徑。”徐鵬飛說道。

核能，可行且必要

石化和化工行業(yè)作為基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，肩負著支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的重要責任。當前，石化行業(yè)的發(fā)展環(huán)境發(fā)生著深刻變化，國家“雙碳”戰(zhàn)略縱深推進，陸續(xù)出臺針對煤炭消費總量、燃煤鍋爐等量、減量替代等一系列政策。石化產(chǎn)業(yè)作為煤炭消耗和二氧化碳排放大戶，如何在實現(xiàn)“雙碳”目標進程中擺脫行業(yè)發(fā)展的高碳鎖定，成為亟需解決的重要課題。

利用核能供熱、供汽、供電替代煤炭消耗，是石化行業(yè)面臨保障穩(wěn)定供應(yīng)與清潔低碳轉(zhuǎn)型雙重挑戰(zhàn)下的優(yōu)選方案。高溫氣冷堆作為第四代先進核能技術(shù)，憑借其固有安全性高、事故風險小、用途廣泛等優(yōu)點，提供零碳能源，與石化行業(yè)可“完美契合”。

高溫氣冷堆可為工業(yè)園區(qū)供應(yīng)高溫高壓蒸汽，且蒸汽價格優(yōu)勢明顯，具有比較好的市場競爭力。同時具有顯著的環(huán)保效益，以1組3×200MW的高溫氣冷堆機組為例，每年可減少標準煤使用約140萬噸，減排效益相當于種植約1.3萬公頃森林。

高溫氣冷堆與石化行業(yè)耦合是可行且必要的。對此，徐鵬飛建議，要優(yōu)化高溫氣冷堆項目立項、審批政策，研究編制以高溫氣冷堆為主力堆型的核能多用途利用專項規(guī)劃，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)配套的高溫氣冷堆的審批路徑和標準，加快高溫氣冷堆石化耦合與制氫示范項目落地及產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。建議要適時啟動在清潔能源輸出省份的核能利用，一方面推動高溫氣冷堆與該區(qū)域的石化、鋼鐵等高耗能企業(yè)耦合發(fā)展，加快推動高耗能產(chǎn)業(yè)脫碳，應(yīng)對歐洲“碳關(guān)稅”政策，助力化工產(chǎn)品出口;另一方面針對高比例發(fā)展風光新能源的省份，以核電作為基荷電源，支撐可再生能源基地的電力輸出與消納。

“黨的二十大報告明確指出，積極安全有序發(fā)展核電。黨和國家為核能發(fā)展提供了舞臺，我們核工業(yè)人要緊抓機遇，踔厲奮發(fā),篤行不怠。未來，核能的廣闊前景要由我們來想象，核強國的建設(shè)也將由我們來實現(xiàn)。”徐鵬飛堅定地說。