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两会核声| 钱天林:加大对核工业“卡脖子”技术的支持

钱天林 核工业 核技术 核能供暖
发布:2021-03-10 16:24:27     来源:中国核工业

又是一年“两会”时。玉汝于成的2021年,“华龙一号”全球首堆投入商运,乘风而行的核能行业全方位发力,在后疫情时代为中国经济建设注入核动力。睽违三年之后,“发展核电”重回政府工作报告,并首次以“积极”的字眼来形容核电工作部署,提出要“在确保安全的前提下积极有序发展核电。”

 

“政府工作报告中9次提及科技创新。”全国政协委员、中核集团科技质量与信息化部主任钱天林表示,作为核工业的科技工作者,今年更加强烈感受到“责任重大、使命光荣”,站在行业的高度上践行“强核报国,创新奉献”的新时代核工业精神,步履坚实,必将更加昂扬奋进。

核能供暖助力碳达峰碳中和

继2020年12月18日中央经济工作会议提出“做好碳达峰、碳中和工作为2021年的八项重点任务之一”之后,碳达峰、碳中和再次成为2021年“两会”热词。

据了解,落实“30·60”目标,能源供应领域是重要的突破口。在能源供应领域中,核电与风光水组成相互协同的综合清洁能源体系可以替代燃煤火电机组,为电力需求提供有力补充;然而供暖需求、特别是城市集中供暖需求仍未有合适的解决方案,成为制约我国碳排放指标的一大重要因素。

记者(以下简称“记”):早在2017年11月28日,中核集团研发的“燕龙”泳池式低温供热堆就已实现了安全连续供热168小时。核能供热对于实现碳达峰碳中和具有怎样的意义?它是否安全?

钱天林(以下简称“钱”):泳池堆是中核集团在核能替代燃煤方面的一次积极尝试。一座40万千瓦“燕龙”泳池堆,可以为30多万人口供暖,每年可替代32万吨燃煤或1.6亿立方米燃气,减少排放烟尘5000吨,减少灰渣5万吨,减少排放二氧化碳64万吨,减少排放二氧化硫5000吨,减少排放氮氧化物1600吨,真正实现减污降碳协同效应。

根据国家统计局数据,我国2019年底供暖总面积211亿平米,城镇集中供暖面积141亿平米,目前98%以上采用燃煤供暖,按照一个供暖季每平米排放64公斤二氧化碳测算,我国一年因供暖产生的碳排放将达到13.5亿吨。

况且,随着我国城镇化不断发展以及供暖需求南移的影响,未来供暖面积将继续增加,碳排放压力也会继续加大。寻找一个可靠的、适宜于大规模供暖的清洁热源方案,成为缓解我国冬季空气污染、降低碳排放目标而亟需解决的问题。

为响应“打赢蓝天保卫战”的号召,我国三大核电集团分别提出了核能供暖的不同技术方案,其中中核集团提出的“燕龙”泳池式低温供热堆是专门用于北方地区冬季居民取暖供热的反应堆型号。泳池堆用于冬季居民供暖具有安全性、环保性、经济性、管网适配性等优势。

泳池堆核能供热的安全性首先体现在这种供热方式在国内外均有成熟的运行经验。国际上利用核电站或核反应堆余热进行供暖的实践始于上世纪60年代,包括俄罗斯、瑞典等国已普遍实现了核能供暖。全球共建有200多座泳池式反应堆,积累了10000多堆年的安全运行实践。我国先后共建有11余座泳池式反应堆,累计安全运行近500堆年。另一方面,泳池堆与其他类型的反应堆相比,具有极高的固有安全性,理论上可以做到“零堆融”,确保不会发生类似福岛的核安全事故。在技术上适宜于贴近城市建设,为城市居民供热。

核能多用途利用需协同发力

记:作为低碳清洁能源,除了核电和核能供热之外,核能还有哪些应用前景与空间?目前进展如何?

钱:核能作为零碳排放的能源供给形式,正在从原有单一电力供应转向多领域多用途应用拓展。除了前面提到的核能供热,核能在工业供汽、海水淡化、制氢、核动力船舶、同位素生产等方面可以发挥重要作用,在太空、深海、海岛等特殊场景中,核能还具有清洁高效、可持续性强、多形式供能等独特优势。

比如高温气冷堆,它具有固有安全性高、蒸汽参数高、可高温热解制氢等优势,可为多产业提供工业蒸汽、氢、电力的能源一体化解决方案。一台高温气冷堆可以提供3600吨/小时高温蒸汽,或与热化学制氢工厂匹配,可满足180万吨钢/年的能量需求,相比同等规模的传统火电机组,每年可以减排二氧化碳342万吨,将其与石油化工、钢铁冶金等产业工艺耦合,将有效助力石油化工、钢铁冶金等产业在新发展格局下的高质量发展。

但目前,核能多用途利用还存在一些难点。一是适用的相关法规标准不完善,审批缺少法律依据。完善的法规标准是审批项目的前置条件,目前核能多用途利用在安全、环境、地质、水文等相关方面的法规标准体系尚不完善,存在较多空白,客观上造成项目审批难度大。如果沿用核电大堆的法规标准执行,将造成冗余设计过多,导致示范项目成本畸高,严重制约核能多用途利用项目的推广。

二是缺少示范工程,未形成产业规模。示范工程是产业化发展的基础,我国核能多用途利用在技术上没有阻碍,但因示范工程尚未列入国家有关发展规划,缺少带动效应,尚未形成产业规模。

因此,需要尽快制定适用于核能多用途利用的安全监管法规及相关标准体系,使项目从设计、规范、选址、监管等方面做到有章可循、有法可依,保障核能多用途利用可持续发展。

借势系统推动核能科技创新

记:发展核能是服务国家碳达峰碳中和战略的有效措施,同时,也是提升我国核能新技术研发和创新能力、有效带动我国高端装备制造业发展的良机。“十三五”期间,中核集团取得了哪些科技创新成果?作为科技界全国政协委员,您在推动核工业科技创新方面还有哪些建议?

钱:“十三五”期间,中核集团“龙腾2020”圆满收官,接续启动了“创新2030工程”,统筹推进产品开发工程、技术体系架构、基础前沿探索“三条主线”。科技创新成果丰硕取得了以示范快堆、华龙一号、玲龙一号、铅铋快堆、CF3燃料元件、环形燃料、MOX燃料和N36锆合金、第三代先进采铀技术、100MeV质子回旋加速器等为代表的一大批重大成果,推动我国核工业实现从跟踪研仿为主到跟跑、并跑并存的转变。

提升科技创新能力离不开系统的体系建设。“十三五”期间,中核集团加强了“一体两翼”体系建设,基本建成了以“责任明晰的管理体系,协同创新的功能体系,运行畅通的制度体系,有效的资源保障体系”为特征的先进核科技创新体系。

“一体两翼”,是指以中核集团为核心主体,以国内高校、科研院所和国际研究机构为两翼的协同创新模式。创新“本体”建设不断加强,结合科研院所改革,按照“缺的补齐、弱的加强、散的集中”思路,实现集团内部科技资源的整合和优化配置。目前,“国内翼”初步建成,与清华、中科院等高校及科研机构的共建进入实质性运行阶段,各共建研究机构已成为集团研发体系的重要组成和科技创新“新势力”;核工业机器人与智能装备协同创新联盟、中国海水提铀创新联盟成员不断壮大并取得一批科研成果。“国际翼”有效拓展,在持续深入推进与俄、法全面合作的同时,积极拓展与国际一流研究机构和大学签订科技合作战略协议,建立了中核集团第一个海外研发中心,为集团公司实现全球范围内创新资源的优化配置提供有力支撑。

但同时,我们也要认识到,核工业是高科技战略产业,其中核电是我国高端制造业领域的代表之一,其核心装备的制造更是我国高端制造业的重点领域之一。我们面临的形势依然严峻,我国核电产业仍然存在一些受制于人的技术瓶颈。

在国际大背景形势下,我国核电建设存在面临无法找到可替代产品供应的可能性,这将严重影响我国核电产业的发展和针对核心技术开展攻关,提高自主保障能力刻不容缓。建议国家加大对核工业领域“卡脖子”以及技术创新的的支持力度。包括支持高通量堆等基础研究设施投入和试验能力提升,解决制约自主化的关键设备研制攻关。

另一方面,我们还要注重加强核科学基础设施的建设。大型核科学基础设施是核领域开展基础研究的重要手段和工具,是推动科技进步、催生源头创新、保障国家安全的必要条件,是科技强国、现代化强国的重要标志。美、俄等国高度重视反应堆、加速器、放化设施及热室等大型核科学基础设施的布局与建设,已建成众多世界一流、功能强大的核科学装置群,这些大型核科学基础设施有力确保了美俄在核科技创新发展中的领先地位。

因此,面对国内目前研究堆数量不足、能力不够、不能满足战略高科技发展需求,核科学基础设施缺乏统筹管理,设施运行费不足制约设施发挥作用等问题,我也希望通过“两会”建议国家从加强顶层谋划、制定大型核科学基础设施中长期发展规划,加强统筹管理、提升核科学基础设施管理水平以及设立专项运行经费与开放共享机制、提高利用效率等三方面入手,加强我国基础研究能力及原始创新水平,为我国战略高科技跨越发展提供强有力的支撑。

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