在核能供暖的整個過程中，只有“蒸汽加熱水”和“水加熱水”這兩種模式，核電站與供暖用戶間有多道回路進行物理隔離，回路間只有熱量的傳遞，沒有水的交換，也就不會有任何放射性物質進入到用戶的暖氣管道內。
入冬后，我國北方各城市的供暖季如約而至，而山東省海陽市的供暖方式卻與其他地方有所不同。前不久，國內最大的核能供熱項目——“暖核一號”核能供熱工程正式啟動今冬明春供暖，為海陽市的20萬居民送上了溫暖。
此外，上個月，我國東北地區首個核能供暖項目——遼寧紅沿河核電站核能供暖示范項目也開始正式投運供熱，該項目可惠及當地近2萬居民。
那么，到底什么是核能供暖?核能供暖相比傳統供暖模式有何優勢?核能供暖會帶來輻射嗎?針對上述問題，科技日報記者采訪了相關專家，為您帶來權威解讀和專業科普。
以核能產生的蒸汽為熱源
我國北方大多數地區都采取集中供暖方式，利用熱電聯產電站或各類燃煤、燃氣鍋爐對水進行加熱或制造低壓蒸汽，經換熱站換熱后，再將市政供熱管網內被加熱后的水送至千家萬戶。
其中，加熱水或制造低壓蒸汽的階段被廣大網友戲稱為“燒開水”階段。拋開設備、規模等方面的差別不談，這一階段和燒開水確實有不少相似之處。
想要“燒開水”，首先就要有熱源。在家里要想把水燒開，可以用燃氣灶或者電水壺。而在大規模供熱中，想要高效率地把水“燒開”，則需要使用熱值(表示燃料質量的重要指標)較高的煤炭、天然氣或者發電廠的余熱等。長期以來，我國北方地區集中供熱的“功臣”主要是各類燃煤、燃氣鍋爐或火電機組，燃煤供熱比重高達70%到80%。
傳統供暖方式成本較低，但是會產生大量的溫室氣體。據清華大學建筑節能中心測算，2018年我國建筑運行碳排放量在21億噸左右，約占全社會排放總量的20%。其中，我國北方城鎮供暖能耗為2.12億噸標煤、碳排放量約為5.5億噸，這大約相當于2億輛小轎車一年的碳排放量。
既然都是“燒開水”，為什么不能用更清潔的能源?
有人將目光投向了核能。相比于風能、太陽能等新能源，核能具有穩定性強、能量密度大等特點，是冬季供熱的更優選擇。
在許多人的印象當中，核能最直接的應用似乎是發電。事實上，核電站的發電原理和傳統火電站是非常相似的，它也可以像火電站一樣，做到熱電聯產，也就是既發電又供熱。
核電站最常見的堆型之一是壓水堆，這也是目前我國熱電聯產式核電站的主要堆形。該堆型就是把核反應堆用“高壓鍋”裝起來，整個系統由若干個回路組成：其中一回路是核電站最核心的地方，相當于火電廠的鍋爐，核裂變反應在這里發生以后，會產生非常多的熱量，將高壓水加熱到300攝氏度以上。
二回路的水通過蒸汽發生器，吸收一回路中水蒸氣的熱量，使其變為飽和蒸汽，推動汽輪機做功之后冷凝變成水，繼續進行封閉循環。
如果需要供熱，就在原有核電機組的基礎上進行改造，將其改造為熱電聯產式核能供暖機組。啟動供熱后，就從機組抽取部分蒸汽進入熱網加熱器，加熱三回路的水完成“汽—水”熱交換，三回路的水在熱力公司加熱四回路的水完成“水—水”熱交換，這樣的操作還可以持續到五回路甚至更多。最終輸出的水，就成為傳導到居民家中的“供暖水”了。
“‘暖核一號’核能供熱工程就是從核電機組抽取蒸汽作為熱源，在物理隔絕的情況下，進行多次熱量交換，最終通過市政供熱管網將熱量送到用戶家中。”國家電力投資集團有限公司山東核電有限公司(以下簡稱國家電投山東核電)黨委書記、董事長吳放解釋道。
2019年，“暖核一號”一期3.15萬千瓦核能供熱工程投運;2021年，“暖核一號”二期20.25萬千瓦核能供熱工程投運，助力海陽市成為全國首個“零碳”供暖城市。吳放說，“暖核一號”二期核能供熱工程正式供暖后，首個供暖季節約原煤約18萬噸，減排二氧化碳約33萬噸、煙塵1243噸、氮氧化物2021噸、二氧化硫2138噸;同時，海陽市居民住宅取暖費每建筑平方米較核能供熱前下調了一元。
目前，“暖核一號”三期900兆瓦核能供熱工程正在按計劃穩步推進，計劃于2023年底供暖季投運，屆時將實現跨區域供熱，供熱面積可達3000萬平方米，能滿足約100萬人口的取暖需求，同時可替代原煤消耗90萬噸、減排二氧化碳165萬噸。
只有熱量的傳遞、沒有水的交換
雖然核能供暖好處多多，但是在現實生活中，一些人談核色變，尤其是在核能供暖的過程中，有人擔心暖氣管里的水是直接從核電廠加熱后流出的，因而會有輻射。
那么，事實真是如此嗎?
要想回答這個問題，首先要搞清楚一點，核能供暖不等于核供暖。目前，世界上沒有任何一種技術，能夠把核燃料直接拿來作為熱源，都是要經過層層介質轉換才能實現供暖。
“熱電聯產式核能供暖機組與一般的熱電聯產機組最大的不同，就在于前者代替了煤炭、天然氣等化石能源燃燒，以核裂變方式產生熱量。”吳放進一步表示，在核能供暖的整個過程中，只有“蒸汽加熱水”和“水加熱水”這兩種模式，核電站與供暖用戶間有多道回路進行物理隔離，回路間只有熱量的傳遞，沒有水的交換，也就不會有任何放射性物質進入到用戶的暖氣管道內。
說白了，使用核能供暖的居民，他們家里暖氣管道內的熱水，并不是直接從核電站里流出來的，而是經過層層換熱后被“捂”熱的水。核電站只是為供暖企業提供熱源，并不直接負責向居民家里供熱。
“除此之外，居民家中暖氣管里的熱水也只是在小區內部封閉循環，與核電廠層層隔離，沒有任何接觸，十分安全。”吳放總結道。
推廣需解決技術、成本等難題
好處多多的核能供暖，其實并非新概念。早在半個世紀前，北歐一些國家就已經有相關應用，還有的國家曾經興建過核能供熱反應堆，我國早在上世紀80年代也開展過相關研究工作。
那么，為什么直到近些年核能供暖才開始逐漸普及呢?
首先，建造一個熱電聯產式核能供暖機組需要解決較多的技術問題，一些技術問題的攻關難度很高。
除此之外，僅僅有了技術上的突破還遠遠不夠。核電廠在改造施工的過程中，因其特殊性，施工的安全和技術難度極大;同時，熱電聯產式核能供暖機組由于需要大量冷水進行冷卻，不適宜在缺水的內陸地區進行修建。
另據行業內相關人士表示，若進行跨區域核能供暖，就會涉及到市政規劃、管網鋪設、熱企銜接、費用核算等一系列問題，這些問題雖然不是技術性難題，但可能比攻克技術難題還要耗費功夫。
與此同時，核反應堆需要建在無人居住的海邊，或者周圍一定范圍內沒有人煙的區域，為了后期將熱量進行傳送，需要建設非常長的導熱設施，那么熱量在傳導過程中的耗損有多大，目前尚需進一步研究。
面對種種難題，“暖核一號”的經驗或許能夠為全國熱電聯產式核電機組的建設運行提供借鑒。
“我們已經擁有‘園區級’(供熱能力30兆瓦)輔汽供熱模塊、‘縣域級’(供熱能力200兆瓦)抽汽供熱模塊、‘區域級’(供熱能力900兆瓦)大規模抽汽供熱模塊等多個技術標準化方案，這些方案可向全國進行復制推廣。”吳放表示。
