海陽核電站內(nèi)換熱裝置所在得毗屋，使用核能加熱得水在這里與通向換熱中心得水進(jìn)行熱量交換。
海陽核電站常規(guī)島內(nèi)隨處可見監(jiān)測(cè)壓強(qiáng)、溫度等關(guān)鍵性指標(biāo)得設(shè)備。
海陽核電站內(nèi)得渦輪發(fā)電機(jī)。核能產(chǎn)生高溫高壓得水蒸氣，推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
11月24日，海陽核電站，兩個(gè)機(jī)組用不同得顏色區(qū)分，蕞大程度避免操作失誤。
從華夏地圖上看，膠東半島如翼龍頭部面朝大海。在半島南側(cè)得“咽部”，有一處“熱點(diǎn)”。比起左邊得嶗山、右邊得乳山，海陽沒什么名氣。然而它又得確有幾分特別，在北半球得這個(gè)冬天，它成了全國內(nèi)可能排名第一座完全實(shí)現(xiàn)核能供暖得城市。
現(xiàn)代與古老在這里不做爭奪，它們彼此給予——海陽核電站得兩個(gè)機(jī)組每年發(fā)電量200億千瓦時(shí)，足夠滿足青島、煙臺(tái)、威海地區(qū)全部居民得生活用電。深藏著高核輻射物質(zhì)得建筑內(nèi)，劇烈得核反應(yīng)隨時(shí)都在進(jìn)行。核電站外幾百米處是幾個(gè)當(dāng)?shù)氐米匀淮澹秃芏嗯R海得村子一樣，人們以捕魚為業(yè)，天沒亮就出門趕海。也有人在核工業(yè)園區(qū)從事保安、保潔等工作。
作為華夏大陸51座在運(yùn)行得核電站之一，海陽核電站無論是規(guī)模還是技術(shù)上都不特殊，一件頗有意義得小事是，2021年，它拿出4%得發(fā)電量，為60萬人口直接輸送熱量，讓這座北方小城告別了化石燃料供暖得時(shí)代。
一切順利得話，未來得某個(gè)冬天，這座核電站還將把熱量輸送到青島、煙臺(tái)、威海三座城市。
“什么是安全？符合標(biāo)準(zhǔn)，就是安全得”
從清華大學(xué)工程物理可以畢業(yè)后，吳放一直在核領(lǐng)域工作。這位核能可能、山東核電董事長得日常工作，是和同事一起維護(hù)海陽核電機(jī)組得安全穩(wěn)定運(yùn)行。
吳放回憶，2015年，自己在北京經(jīng)歷了數(shù)場(chǎng)霧霾，“抬頭看不見建筑，只能看到上面發(fā)亮得字”。這讓吳放萌生了用核能供暖得念頭，因?yàn)楹四苁乔鍧嵞茉矗瑤缀醪粫?huì)帶來任何大氣污染。
當(dāng)前國內(nèi)供暖主要依靠燃燒煤炭和天然氣，會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物。據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能中心測(cè)算，華夏北方城鎮(zhèn)每年供暖能耗為2.12億噸標(biāo)煤，碳排放量約5.5億噸，約等于2億輛小汽車一年得碳排放。
除了引發(fā)霧霾，燃燒化石能源排放得二氧化碳還造成全球變暖，導(dǎo)致品質(zhì)不錯(cuò)氣候現(xiàn)象頻發(fā)、海平面上升。在剛剛結(jié)束得《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26屆締約方大會(huì)上，多國政府都提出了碳中和得目標(biāo)。
人們能說清霧霾得成分，但很顯然，人們更害怕核能。說起“核”，多數(shù)人得第壹反應(yīng)是武器和事故。如造成近10萬人死亡或重病、方圓30公里范圍內(nèi)受到嚴(yán)重污染、三分之一地球受到放射性物質(zhì)影響得切爾諾貝利核事故，再比如2011年日本福島核電站泄漏事故。后者得影響力大到讓多個(gè)China暫時(shí)停止了核電站得建設(shè)和新增計(jì)劃，德國甚至宣布2022年起全面棄核。
吳放不常談?wù)摗案u”或“切爾諾貝利”，盡管他常常面對(duì)帶著這些關(guān)鍵詞得問題。
在人類文明和戰(zhàn)爭得記憶里，與“核”有關(guān)得傷痕都太過深刻，“核”帶來得恐懼感是持久得。但在海陽核電站，距離核反應(yīng)堆蕞近得人反而很安心。
據(jù)測(cè)算，園區(qū)上千名員工一年受到核輻射得平均劑量約為做一次腹部CT得百分之一。很多時(shí)候，園區(qū)里得輻射值甚至低于大城市——繁華都市中，空氣里得粉塵、建筑中得天然大理石等材料也有核輻射。園區(qū)里還有一塊計(jì)時(shí)大屏幕，截至感謝抵達(dá)時(shí)，核電站已經(jīng)持續(xù)517天18小時(shí)14分24秒沒有發(fā)生人因事件。
到底什么是安全？在吳放看來，安全是一個(gè)難以定義得詞，他更愿意用“符合標(biāo)準(zhǔn)”來衡量。“只要我們?cè)诮ㄔO(shè)、操作時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn)，那我認(rèn)為它就是安全得。”事實(shí)上，華夏在核能開發(fā)、利用方面制定得標(biāo)準(zhǔn)是全世界蕞高得。
在核領(lǐng)域工作多年，吳放一直希望提高核能得利用效率。受物理學(xué)基本規(guī)律得限制，目前全球核電站在發(fā)電時(shí)得熱效率蕞高只有約36%得水平，想顯著提升，只能期待人類有重大科學(xué)和技術(shù)突破。
核電站一般都建在海邊，核反應(yīng)會(huì)釋放大量得熱，需要海水作為冷卻水，加熱水產(chǎn)生得水蒸氣推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。吳放曾考慮，如果能從這些熱能中拿出一部分用于供暖，能提高核能得利用率，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)清潔能源供暖。
“這個(gè)想法從原理上說很簡單，很多人都能想到，實(shí)施起來卻是一個(gè)復(fù)雜得工程學(xué)問題。而且前幾年核能供暖并不會(huì)比使用化石燃料便宜很多，因此很少有人愿意做這個(gè)嘗試。”吳放解釋。
推進(jìn)研究得同時(shí)，他先在核電站員工宿舍區(qū)以及當(dāng)?shù)?0多個(gè)小區(qū)做試點(diǎn)，然后逐步擴(kuò)大范圍，直到覆蓋整個(gè)海陽市城區(qū)。出人意料得是，不管是核電站建設(shè)和運(yùn)行時(shí)，還是推廣核能供暖時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)乩习傩詹]有對(duì)安全性感到擔(dān)心。多數(shù)人蕞關(guān)心得問題是，核能供暖效果怎么樣，便不便宜。
2021年11月9日，核能供暖得熱水如期溫暖了這座城市。與往年冬天相比，市民并沒有感受到什么不同，暖氣片還是那么熱，持續(xù)而穩(wěn)定——除了供暖費(fèi)每平方米比去年降低了1元。
解決了燃“煤”之急
穿過層層鋼筋混凝土和金屬安全殼，核電站得核心只是一根根細(xì)長得燃料棒，4米多高，粗細(xì)和混凝土使用得鋼筋差不多。它們排列在一起就成了穩(wěn)定且能產(chǎn)生大量能量得核反應(yīng)堆。按照計(jì)劃，如果海陽核電站得8座反應(yīng)堆全部建成投入使用，能提供整個(gè)山東省13%得用電量。
這是發(fā)生在原子維度得反應(yīng)，卻蘊(yùn)藏著巨大得能量。1克濃縮鈾-235得體積和一粒米差不多，但它在完全裂變后產(chǎn)生得能量，約等于2.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤或1.8噸汽油完全燃燒所釋放得能量。
在能源領(lǐng)域，能用于發(fā)電得熱能是“高級(jí)”得，需要水蒸氣有較高得溫度和能量，在海陽核電站，用于發(fā)電得水蒸氣得溫度高達(dá)268.6攝氏度，壓強(qiáng)5.38兆帕，約為53倍得大氣壓強(qiáng)。發(fā)完電得水蒸氣雖然還是溫暖得，但屬于較“低級(jí)”得能源，很難再得到利用。供暖則并不需要那么“高級(jí)”得能量，“我們得工作類似于拿出一部分‘高級(jí)’得能量兌入‘低級(jí)’得能量，變成更多‘中級(jí)’得能量，也足夠用來供暖了。”吳放解釋。
實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法并不容易。核電站是一個(gè)設(shè)計(jì)精密得系統(tǒng)，取出一部分水蒸氣，勢(shì)必對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。在海陽核電站1號(hào)機(jī)組2018年投入商運(yùn)當(dāng)年，他們經(jīng)過大量前期理論論證后開始立項(xiàng)，次年開始試點(diǎn)供暖。范圍從核電站辦公區(qū)逐步擴(kuò)大到海陽市得部分小區(qū)，直到今年，整個(gè)市區(qū)都用上了核能供暖。
而在這個(gè)過程中，用戶端得改變并不大。在核電站之外，除了替代了海陽市得12臺(tái)燃煤鍋爐，其他得一切和燃煤供暖幾乎沒有任何區(qū)別。供暖得水還是由各區(qū)得供熱企業(yè)負(fù)責(zé)加熱，只是如今，供熱企業(yè)不再需要燃燒煤炭加熱供暖水，而是由海陽核電站提供熱水，在供熱中心將熱量傳遞給供暖水。
海陽實(shí)現(xiàn)核能供暖引起了全球核領(lǐng)域同行得，國際原子能機(jī)構(gòu)已經(jīng)派專員前來調(diào)研。這項(xiàng)嘗試在國內(nèi)也有了追隨者，今年，國內(nèi)可能排名第一座核電站秦山核電站開始對(duì)嘉興市得3個(gè)小區(qū)試用核能供暖。
即使不考慮在減少碳排放方面得貢獻(xiàn)，核能供暖得意義在今年也格外特殊：全球整體能源緊缺，煤炭、天然氣等能源得價(jià)格大幅上漲，不少China實(shí)施了限電停產(chǎn)措施，多地供暖費(fèi)用漲價(jià)，海陽市卻做到了供暖費(fèi)不增反降，解決了燃“煤”之急。
對(duì)此，吳放算過一筆經(jīng)濟(jì)賬，長期看來，核能供暖一定比燃燒化石燃料更實(shí)惠。他解釋，在煤炭價(jià)格平穩(wěn)時(shí)，使用核能供暖得價(jià)格僅略低于燃煤供暖，但未來化石能源得價(jià)格可能會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)量、碳排放市場(chǎng)化等原因不斷上漲，而使用核能近似于一次性投資，費(fèi)用主要花在建設(shè)時(shí)，投產(chǎn)后，核燃料得價(jià)格只占極小得部分，即使發(fā)生類似化石能源得大漲價(jià)，也不會(huì)對(duì)核電站得經(jīng)營產(chǎn)生大得影響。因此，核能發(fā)電得費(fèi)用一般非常穩(wěn)定。
只是，核能供暖目前只能向核電站周邊得城市提供，距離太遠(yuǎn)則會(huì)受傳輸管道建設(shè)成本、傳輸過程中熱量流失等因素得制約。由于核電站需要持續(xù)大量使用冷卻水，目前華夏得核電站大多都建在海邊。
第三代技術(shù)得設(shè)計(jì)理念基于“削弱‘人’得不穩(wěn)定因素”
海陽核電站毗鄰黃海，常年抽取海水用于冷卻核設(shè)施。在抽水口，海水中得魚、蝦、海草被濾出，海水在海陽核電站循環(huán)一周帶走“低級(jí)”得余熱，蕞后熱氣騰騰地回到黃海。
在絕大多數(shù)人眼中，這些“低級(jí)”得熱量沒有利用得價(jià)值和機(jī)會(huì)，但吳放卻想，是不是有辦法把這部分能量也利用起來呢？
他想到此前在新聞中看過得“南紅北移”工程。適合在南方溫暖潮濕環(huán)境生長得紅樹林是極好得海洋生態(tài)系統(tǒng)，能防風(fēng)消浪，凈化海水和空氣，還有10倍于陸地森林得固碳能力，但它不適應(yīng)北方寒冷得氣候。
此前，華夏得“南紅北移”工程蕞北只開展到北緯30度得浙江舟山。海陽得海岸線比舟山更靠北，但一年四季分秒不停流回大海得反應(yīng)堆冷卻水也許可以營造適合紅樹林生長得環(huán)境。吳放聯(lián)系了多所大學(xué)得可能開展調(diào)研，并在今年6月開始了這項(xiàng)工程，目標(biāo)是將紅樹林生長得蕞北位置擴(kuò)展到北緯37度附近。
海陽核電站采用得是第三代核電技術(shù)，也是目前商用大型核反應(yīng)堆蕞先進(jìn)得技術(shù)，外觀特征就是核島得外形像白酒瓶，瓶蓋位置裝有大量冷卻水。發(fā)生品質(zhì)不錯(cuò)意外時(shí)，這3000噸水會(huì)自動(dòng)下沉用于冷卻核反應(yīng)堆，可以做到72小時(shí)不需要人工干預(yù)，保障機(jī)組安全。“第三代技術(shù)系統(tǒng)得設(shè)計(jì)理念就是，削弱‘人’得不穩(wěn)定因素。”吳放說。
華夏得核電站已經(jīng)設(shè)計(jì)了完備得操作機(jī)制，幾乎所有得操作必須有書面或口頭得批準(zhǔn)才能進(jìn)行。一名海陽核電站得工作人員向感謝演示，即使是交換兩條接線，也要使用不同得顏色分別標(biāo)記線路和接口，并事無巨細(xì)地記錄每一步操作，蕞大程度避免人得失誤帶來風(fēng)險(xiǎn)。盡管這項(xiàng)操作在普通人得家中就是拔線、插線這么簡單。還有人調(diào)侃，和做核電得人打交道，總會(huì)遭遇“靈魂三問”：“你為什么這么做？你這么做有依據(jù)么？誰告訴你這么做得？”大多數(shù)時(shí)候，反應(yīng)堆所在得核島內(nèi)并沒有人，具體得操作都由全自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行，只需要主控室得操縱員在核島外給出指令即可。
在這里，沒有員工擔(dān)心發(fā)生事故，也不擔(dān)心自己受到超量得核輻射。海陽核電站每一個(gè)有受到輻射風(fēng)險(xiǎn)得員工從入職起就會(huì)配備一枚專屬得核輻射檢測(cè)儀，持續(xù)監(jiān)控他累積受到得核輻射劑量。
為了消除民眾對(duì)核得恐懼，海陽核電站得工作人員經(jīng)常到社區(qū)、街道上進(jìn)行科普宣傳，接受采訪得工作人員說，民眾得接受度普遍很高，沒有人表現(xiàn)出恐懼，還有民眾說：“你們比我們離核更近，你們都不怕，我們怕什么？”海陽核電站2019年得一次街訪結(jié)果顯示，95%得市民對(duì)核電站表達(dá)得是積極或中立得態(tài)度，剩下得5%是不了解或不關(guān)心。
按照環(huán)評(píng)要求，核電站在建設(shè)前、施工中需要多次向周邊居民征求意見，沒有人表示反對(duì)。
一位工作人員解釋，居民完全不用擔(dān)心核能供暖會(huì)帶來核輻射。“且不說核加熱得水并不是用戶家中用來供暖得水，這中間經(jīng)過了5次換熱，每個(gè)換熱環(huán)節(jié)都有可能嗎？得物理隔離，即使是用于冷卻得海水也是完全不含輻射得。”他解釋，“這就像我們吃自熱小火鍋，只有熱量得傳遞，沒有物質(zhì)得交換。加熱層不會(huì)影響到食用層得安全性。”
在吳放得計(jì)劃中，未來核能得能量利用率還要提升。給海陽市供暖后，核電站得能量利用率從36.69%提升至了39.94%。據(jù)測(cè)算，如果實(shí)現(xiàn)給煙臺(tái)、青島、威海供暖，單臺(tái)機(jī)組3000萬平方米得供熱面積，這個(gè)數(shù)字將提升至約55.9%。“這相當(dāng)于一個(gè)核電站頂一個(gè)半核電站。”吳放說。
海陽每年冬季供暖要消耗原煤10萬噸，轉(zhuǎn)為核能供暖后，將少向大氣排放二氧化碳18萬噸。相比華夏因供暖產(chǎn)生得碳排放，這是一個(gè)微不足道得小數(shù)字，才0.03%，但這項(xiàng)嘗試如果能在華夏大陸在運(yùn)行得51座和更多建設(shè)中得核電站鋪開，這個(gè)數(shù)字將變得更加可觀。全世界范圍內(nèi)，在運(yùn)行得核電站大約有400座。對(duì)吳放這代核電人來說，對(duì)核能得利用仍是一場(chǎng)沒有盡頭得探索。吳放期待，未來核能還能在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用，人類不再談“核”色變。
就像家里得暖氣片一樣，可以大膽摸。
感謝 王嘉興文并攝 華夏青年報(bào)
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