
从中国地图上来看,北港半岛就像一条面向大海的有翼的龙。半岛南侧的“咽部”中有一个“热点”。与左侧的Laoshan和Rushan相比,Haiyang并不是很出名。但是,这确实有点特别。在北半球的这个冬天,它成为了中国第一个完全实现核供暖的城市。
现代和古老的人不会互相竞争。他们互相给——海阳核电站,每年有两个单元产生200亿小时的电力,这足以满足Qingdao,Yantai和Weihai所有居民的国内电力消耗。在隐藏在高核辐射物质深处的建筑物中,随时都在进行剧烈的核反应。核电站外几百米是几个当地的自然村庄。像大海附近的许多村庄一样,人们会钓鱼自己的生意,然后在黎明前出去钓到大海。有些人还在核工业园区从事安全,清洁和其他工作。
作为中国大陆运营的51家核电站之一,海阳核电站在规模和技术方面都不是特别的。有意义的小事情是,在2021年,它将产生其发电的4%,并直接将热量运送到60万人口,从而使这个北部小城市能够告别化石燃料加热时代。
如果一切顺利,这家核电站还将在未来的某个冬天将热量运送到青岛,Yantai和Weihai的三个城市。
“什么是安全?符合标准,这是安全的。”吴方从西格瓦大学的工程学专业毕业后,吴方一直在核场工作。这位核能专家和山东核电主席的日常工作是与同事合作,以维持海阳核电单位的安全和稳定运作。
吴方回忆说,在2015年,他在北京经历了几次烟雾,“当我抬头时,我看不到这座建筑物,但我只能看到上面的闪亮单词。”这使吴方的想法是利用核能提供加热,因为核能是一种清洁能源,几乎不会带来任何空气污染。
目前,国内供暖主要依赖于煤炭和天然气的燃烧,这将产生大量的二氧化硫,氮氧化物和可吸入的颗粒物。根据Tsinghua大学建筑能源节能中心的数据,城市和北部的年度供暖能源消耗为2.12亿吨标准煤,碳排放量约为5.5亿吨,每年约2亿辆汽车。
除了引起阴霾外,燃烧化石能量发出的二氧化碳还会引起全球变暖,从而导致频繁的极端气候现象和海平面上升。在刚刚结束的COP 26中,许多政府提出了碳中立性的目标。
人们可以说出阴霾的组成部分,但显然,人们更害怕核能。说到“核”,大多数人的第一个反应是武器和事故。例如切尔诺贝利核事故,造成近100,000人死亡或严重疾病,半径内的严重污染,地球的三分之一受放射性材料的影响,另一个例子是日本的2011年福岛核电站泄漏。后者的影响力是如此之大,以至于许多国家暂时暂停了核电厂的建设和新计划。德国甚至宣布将从2022年完全放弃核电。
Wu Fang并不经常谈论“ Fukushima”或“ Chernobyl”,尽管他经常面临这些关键字的问题。
在人类文明和战争的记忆中,与“核性”有关的伤痕太深了,“核能”带来的恐惧持久。但是,在海阳核电站,最接近核反应堆的人们实际上非常放松。
据估计,公园内成千上万的员工收到的核辐射的平均剂量约为腹部CT的百分之一。很多时候,公园的辐射价值甚至低于大城市繁华的城市的辐射价值。空气中的灰尘,天然大理石和其他材料也具有核辐射。公园里还有一个大型计时屏幕。截至记者来自中国青年日报和中国青年网络的到来,核电站持续了517天,18小时14分24秒,没有人类事件。
安全到底是什么?在吴方的看来,安全是一个困难的词,他更愿意通过“遵守标准”来衡量它。 “只要我们符合建筑和运营的标准,我认为这是安全的。”实际上,中国在核能开发和世界利用方面设定了最高标准。
Wu Fang在核场工作了很多年,并一直希望提高核能利用的效率。由于物理基本定律的局限性,目前全球核电站的热效率在产生动力时仅约为36%。如果您想显着改善,您只能期望人类的主要科学和技术突破。
核电厂通常建在海滩上。核反应将释放大量热量,并需要海水作为冷水。加热水产生的蒸汽推动了涡轮发电机发电。 Wu Fang曾经考虑过,如果可以取出一部分热能进行加热,它可以提高核能的利用率并实现清洁能量加热。
“从原则上讲,这个想法很简单。许多人可以想到这一点,但这是一个复杂的工程问题。此外,核加热并不比过去几年中使用化石燃料便宜得多,因此很少有人愿意进行这种尝试,” Wu Fang解释说。
在促进研究的同时,他首先在核电站员工宿舍和30多个当地社区中进行了试点项目,然后逐渐扩大了范围,直到覆盖了Haiyang City的整个城市地区。令人惊讶的是,无论是在核电站的建设和运营期间,还是在促进核供暖时,他们发现当地人并不担心安全。对于大多数人来说,最关心的问题是核热的有效性,并不便宜。
2021年11月9日,核热水的热水按计划加热了这座城市。与以前的冬季相比,公民没有任何区别。散热器仍然很热,并且稳定。除了供暖费比去年低1元。
解决了通过钢筋混凝土和金属遏制壳层燃烧的“煤”的紧急情况。核电站的核心只是纤细的燃料棒,高4米,厚度与混凝土中使用的钢棒相似。它们被安排在一起,形成一个稳定的核反应堆,可以产生大量能量。根据该计划,如果Haiyang核电站的所有八个反应堆都已完成并使用,则可以在整个山东省提供13%的电力消耗。
这是一种在原子尺寸中发生的反应,但其中包含巨大的能量。 1克富集的铀235的体积与一粒大米大致相同,但是在完全裂变后它产生的能量大约等于由2.8吨标准煤或1.8吨汽油的完全燃烧释放的能量。
在能源场中,可用于发电的热能是“先进的”,并且需要水蒸气具有更高的温度和能量。在海阳核电站,用于发电的水蒸气温度高达268.6摄氏度,压力为5.38兆帕,约为大气压的53倍。尽管发电后的水蒸气仍然温暖,但它是一个相对“较低”的能源,很难再利用。加热不需要这种“高级”能量。 “我们的工作类似于将“高级”能量的一部分输出到“低级”能量中,将其变成更多的“中间”能量,这也足以加热。”吴方解释说。
意识到这个想法并不容易。核电站是精确设计的系统。取出一些水蒸气将不可避免地会对整个系统产生影响。当Haiyang核电站1于2018年投入商业运营时,他们开始在许多初步的理论示威之后建立项目,并于次年开始供应供应。该范围已逐渐从核电站的办公区扩展到海阳城的某些社区。直到今年,整个城市都使用了核能供暖。
在此过程中,用户端并没有太大变化。除了核电站外,除了取代海阳城的12个燃煤锅炉外,其他一切几乎与燃煤供暖没有什么不同。每个地区的供暖公司仍然加热加热水。但是,如今,供暖公司不再需要燃烧煤炭来加热水,而是从海阳核电站提供热水,后者将热水转移到加热中心的加热水中。
海阳的核暖气吸引了其全球核工业同行的注意,国际原子能局已派专家进行调查。这种尝试也吸引了中国的追随者。今年,中国的第一家核电站Qinshan核电站开始在王城的三个社区中试用核供暖。
即使未考虑减少碳排放的贡献,核供暖的重要性在今年特别特别:全球整体能源短缺,煤炭,天然气和其他能源的价格急剧上升,许多国家都实施了电力限制和生产关闭措施,许多地方的供暖成本已经增加,但Haiyang City却增加了升级成本,而不是增加了服务的成本,而不是升级的成本。
在这方面,Wu Fang计算了一个经济帐户。从长远来看,核加热必须比燃烧化石燃料更实惠。他解释说,当煤炭价格稳定时,使用核能取暖的价格仅略低于燃煤供暖的价格,但是由于碳排放的生产和销售核能,化石能源的价格可能会继续上涨,核能的使用与一次性投资相似,并且成本主要用于建设上。生产后,核燃料的价格只会占很小的部分。即使价格大幅增加与化石能源相似,也不会对核电厂的运营产生重大影响。因此,发电的成本通常非常稳定。
但是,目前只能向核电厂周围的城市提供核加热。如果距离太远,它将受到因素的限制,例如传输管道的施工成本和传输过程中的热量损失。由于核电站需要连续和大量的冷却水,因此中国大部分核电站目前都是由海洋建造的。
第三代技术的设计概念是基于“削弱人类'”的“不稳定因素”。 Haiyang核电站与黄海相邻,并全年提取海水以冷却核设施。在水泵上,海水中的鱼,虾和海藻被过滤掉。海水在海阳核电站的循环中夺走了“低级”废热,最后又回到黄海热气腾腾的热量。
在大多数人的眼中,这些“低水平”的热量没有任何价值或机会可以利用,但是吴方想,是否有一种方法可以利用这部分能量?
他想到了以前在新闻中看到的“南红运动”项目。红树林适合在南部温暖和潮湿的环境中生长,是出色的海洋生态系统,可以防止风和波浪,净化海水和空气,并且具有陆地森林的碳固相能力的10倍,但它不适合北部的寒冷气候。
此前,中国的“南红运动北部”项目仅在北纬度30度的北汉(Zhushan)进行。海阳的海岸线比豪斯汉(Zhoushan)北部,但是每年流回海的反应堆冷却水可能会创造一个适合红树林生长的环境。 Wu Fang与几所大学的专家联系,并于今年6月开始了该项目,目的是将红树林增长最北端的位置扩大到北纬37度左右。
海阳核电站使用第三代核电技术,这也是大型商业核反应堆的最先进技术。它的外观特征是核岛看起来像一个白葡萄酒瓶,瓶盖装有大量冷却水。当发生极端事故时,3,000吨水将自动下沉以冷却核反应堆,这可以确保需要手动干预72小时以确保设备的安全性。 Wu Fang说:“第三代技术系统的设计概念是削弱'人'的不稳定因素。”
中国的核电站设计了一种完整的运营机制,几乎所有操作都必须以书面形式或口头秩序批准。海阳核电站的一名工作人员向中国青年日报和中国青年网络记者证明,即使交换了两个线路,也应分别以不同的颜色标记线和界面,并且应详细记录操作的每一步,以避免在很大程度上被人类错误造成的风险。尽管此操作就像拔下和插入普通百姓的房屋一样简单。有人开玩笑说,在与核电的人打交道时,他们总是会遇到“灵魂三个问题”:“你为什么要这样做?在大多数情况下,在核岛上没有人在反应堆所在的核岛上,并且特定的操作是由全自动系统进行的。只有主控制室的操作员才能在核岛外进行指示。
在这里,没有员工担心事故或核辐射过度。从加入公司开始以不断监控累积的核辐射剂量的情况,Haiyang核电站有辐射风险的每个员工都将配备独家的核辐射探测器。
为了消除公众对核电的恐惧,海阳核电站的工作人员经常去社区和街道进行大众的科学宣传。接受采访的工作人员说,公众的接受通常很高,没有人表现出恐惧。有人说:“您比我们更接近核电,您不害怕,我们害怕什么?” 2019年在海阳核电站进行街头采访的结果表明,有95%的公民对核电站表达了积极或中立的态度,其余5%的公民不了解或关心。
根据环境影响评估的要求,核电站需要在建设前后多次向周围居民征求意见,没有人表示反对。
一名工作人员解释说,居民不必担心核加热会引起的核辐射。 “更不用说核热的水不是用户家中加热的水。五次热交后,每个热交换链路都有绝对的物理隔离。即使是用于冷却的海水也完全没有辐射。”他解释说:“就像我们吃一个小火锅,只有热量转移而不交换。加热层不会影响可食用层的安全性。”
在吴方的计划中,将来将进一步提高核能的能源利用率。加热海阳城之后,核电厂的能源利用率从36.69%增加到39.94%。据估计,如果向Yantai,Qingdao和Weihai供暖,则单个单元的3000万平方米的加热面积将增加到约55.9%。 Wu Fang说:“这相当于核电站以半核电厂的高位。”
Haiyang每年冬天消耗100,000吨生煤。转化为核加热后,它将减少180,000吨二氧化碳进入大气。与该国由于加热引起的碳排放相比,这是一个仅0.03%的小数字,但是如果可以将其部署在51个运营的核电站,而在中国大陆正在建设中,则这种尝试将变得更加相当大。全球大约有400家核电站运营。对于吴方的产生的核电工人来说,核能的利用仍然是无尽的探索。吴方希望核能在未来可以在更多地区发挥作用,而人类将不再害怕“核能”。
就像家里的散热器一样,您可以大胆触摸它。