核能綜合利用研究現狀與展望
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海水淡化
淡水和能源資源對于人類社會生存和發展至關重要，是不可或缺的必須條件。海水淡化是獲取淡水資源的一種重要途徑，規?；暮Ｋ枰罅康哪芰肯?。因此未來從環保和可持續發展等角度考慮，基于核能的海水淡化技術將占有越來越重要的位置。
海水淡化技術是利用蒸發、膜分離等手段，將海水中的鹽分分離出來，獲得含鹽量低的淡水技術。其中反滲透法（RO）、多效蒸餾法（MED）、熱壓縮多效蒸餾法（MED—VC）和多級閃蒸法（MSF）是經過多年實踐后認為適用于大規模海水淡化的成熟技術。上述幾種海水淡化技術都是利用熱能或者電能來驅動，因此在技術上都可以實現并適用于與核反應堆耦合。在核反應堆和海水淡化工廠的耦合過程中，需要重點考慮以下?3?個問題：①如何避免淡化后的水被放射性元素影響；②如何避免海水淡化系統給核反應堆帶來額外的影響；③如何將兩者的規模更合理的匹配起來。
過去十幾年來，許多國家對核能海水淡化的技術給予越來越多的關注，IAEA?也在推進核能海水淡化的過程中起到了重要的組織和協調作用。包括中國在內的許多成員國參加了由?IAEA?組織的國際合作研究計劃，提出了各自不同的高安全性核反應堆方案以應用于海水淡化系統。
目前，我國已建和在建的海水淡化系統累計海水淡化能力約為?600?000?噸／天，成本大約為?4—5?元／噸。海水淡化技術正在逐漸走向成熟，隨著成本的不斷降低，其經濟性也在不斷提升。國內核電站大多建于沿海地區，為推動基于核能海水淡化建設提供了更多便利。其中，紅沿河核電站、寧德核電站、三門核電站、海陽核電站、徐大堡核電站、田灣核電站，以及未來的山東榮成示范核電站均采用海水淡化技術為廠區提供可用淡水。在海水淡化的主流技術中，反滲透法具有顯著的節能性，在我國被廣泛推廣和使用。
核能供熱
我國?60％?以上的地區、50％?以上的人口需要冬季供熱。目前的供熱方式主要為集中供熱和分布式供熱；其中，集中供熱主要來自于燃煤熱電聯產或者燃煤鍋爐，每年需要消耗?5?億噸煤炭。為了緩解用煤導致的嚴重環境污染和霧霾天氣，我國部分地區率先開始“煤改氣”“煤改電”的工程，但這也導致了天然氣資源稀缺、電網負擔加重等困難。
核能作為清潔能源，在未來會成為重要的供熱資源。核能供熱的一大優勢就是低碳、清潔、規?；?。以一座?400?MW?的供熱堆為例，每年可替代?32?萬噸燃煤或?1．6?億立方米燃氣，與燃煤供熱相比，可減少排放二氧化碳?64?萬噸、二氧化硫?5?000?噸、氮氧化物?1?600?噸、煙塵顆粒物?5?000?噸。
目前核能供熱主要有兩種方式：低溫核供熱和核熱電聯產。20?世紀?80?年代，瑞典的核動力反應堆?Agesta?已經實現了連續供熱，是世界上第一個民用核能供熱核電站的示范。此后，俄羅斯、保加利亞、瑞士等國也開始研發、建造核能供熱系統。我國于?20?世紀?80?年代也開始了核能供熱反應堆的研發；1983?年，清華大學在池式研究堆上實現我國首次核能低溫供熱實驗。經過多年的研究和發展，在低溫核供熱技術層面已經逐漸形成了池式供熱堆和殼式供熱堆兩種主流類型。池式供熱堆以游泳池實驗堆為原型，殼式供熱堆由目前主流壓水堆核電站技術演進而來。核熱電聯產的最大優勢是節能，實現了能源資源的優化配置，熱電聯產的綜合能源利用率可以達到?80％，具有較高的綜合能源利用率；其缺點是熱電不能同時兼顧，因此需要同核供熱協同形成優勢互補。
近年，核能供熱產業在國內獲得極大的關注。2017?年，《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017—2021?年）》發布，明確提出，研究探索核能供熱，推動現役核電機組向周邊供熱，安全發展供暖示范。中核集團推出了“燕龍”泳池式低溫供熱堆，中廣核集團和清華大學推出了殼式低溫供熱堆，國家電投提出了微壓供熱堆，上述核能供熱試點目前已經在黑龍江、吉林、遼寧、河北、山東、寧夏、青海等多個省區開展了相關廠址普選和產業推廣工作。
核能供熱戰略布局可以有效解決我國北方多地的缺熱情況。另外，引入大溫差長途輸熱技術后，我國核能供熱將不再受困于遠距離輸熱的限制，核反應堆因此可以安置在核安全距離以外，并為城市提供安全、穩定的熱能。
核能高溫工藝熱利用
合成氨、煤氣化和甲烷蒸氣重整等化工過程都需要?700oC?以上的高溫熱，這些傳統化工行業的能耗巨大，而對于合成氨、煤液化以及石油裂解產物（如乙烯）的需求正在逐漸增長。面對越來越嚴苛的碳排放要求以及傳統能源資源的日益匱乏，探索新的工業能源供給和耦合十分重要。如果能夠直接利用反應堆產生的高溫熱，可以實現節能?30％?左右，在降低能源消耗總量的同時，提高了核能的經濟性。以熔鹽堆為代表的第四代核反應堆，其出口溫度可以達到?700℃?以上。未來可使用反應堆產生的熱可直接作為工業生產過程的熱源，用于天然氣的蒸汽重整、煤的氣化和液化、合成氨、乙烯生產等高耗能領域，而節約下來的化石燃料可以用作化工原料。
高溫工藝熱利用面臨的一個重要挑戰是安全防護及管理和許可問題，需要消除管理者和公眾對于核能和化工耦合利用的擔憂；同時，對于不同類型的工藝熱利用，需要執行新的管理規定，申請新的許可。