1992年9月11日，国家“八五”重点科技攻关项目——我国低温核供热堆制冷实验成功，该项目填补了我国核能制冷空调新技术，实现了利用核能夏天制冷，冬天供暖，热电联供，一堆多用，为核能综合利用开辟了新的途径。

核能利用的新途径

核能，作为一种重要的能源形式，其应用不仅局限于发电，亦涵盖供热领域。在核电厂内，核反应堆产生的热量将水转化为蒸汽，进而驱动汽轮机发电。然而，汽轮机组冷凝器会带走发电后的蒸汽余热，导致大型核电厂的热效率相对较低，仅维持在30%多的水平，意味着反应堆产生的超过60%的能量未能得到有效利用。

针对此问题，科研人员开始探索热电联供技术，即将核电厂排放的热水应用于供暖、海水淡化等领域，此举可将核反应堆的热效率提升至50%以上。然而热电联产中的供热仅是余热利用的一种方式，难以满足大规模供热需求。为此，科学家们专门设计了专用于供热的核反应堆。

核能供热依据供热温度的不同，可细分为高温、中温及低温核供热三种类型。

高温核供热反应堆提供的热源温度极高，普遍在300℃以上，部分甚至可达1000℃，主要应用于冶炼、化工等工业领域的供热需求。

中温核供热堆的供热温度则介于150℃至300℃之间，适用于纺织、造纸及制药等工业部门。但在此温度范围内应用核能供热，技术难题较多，且经济成本较高，因此中温核供热堆在短期内难以实现广泛应用。

低温核供热堆的供热温度则低于150℃。从当前实际需求来看，无论是工业生产还是日常生活，这一温度范围的用户最为广泛，需求量也最大，约占热量总消耗量的一半。因此，低温核供热堆展现出极为广阔的发展前景，成为核供热堆中的佼佼者。

核能科学家王大中院士（左一）宣布5兆瓦低温核供热堆成功临界

在核供热领域跨入世界先进行列

1964年，清华大学一批平均年龄仅23.5岁的年轻师生，凭借自力更生、艰苦奋斗、敢想敢干、无畏牺牲的精神，成功研制出我国高校首座屏蔽试验反应堆。1981年，在核能科学家王大中院士的带领下，清华核研究院启动低温核供热研究，并于1983年冬季成功完成国内首次反应堆余热供暖运行试验。

1983年末，该研究院对屏蔽试验反应堆实施技术改造，开展我国首次低温核供热试验，成功为三栋总面积达15000平方米的建筑供暖，并获取了安全、运行特性等关键数据。1984年，国家科委批准在清华核能所建设一座热功率为5兆瓦的核供热试验堆。

屏蔽试验反应堆堆芯

自1986年起，低温核供热项目正式被列为国家科技攻关项目，由清华核能所主导，全面推进低温核供热堆的研发工作。同年3月，5兆瓦低温核供热堆在200号基地的屏蔽试验反应堆旁正式开工建设。1989年11月11日，该堆正式临界启动，并于12月19日一次性成功完成72小时满功率连续运行试验。1991年9月，5兆瓦低温核供热堆又成功实现热电联供运行。

1992年9月11日，我国重点科技攻关项目——低温核供热堆制冷系统实验取得圆满成功。该系统采用国际先进的溴化锂吸收制冷技术，以低温供热堆为热源，替代电、燃油或燃煤方式，在夏季高温（30℃以上）条件下，可将室内温度稳定维持在20℃左右。同时，该系统可利用现有暖气管道，无需额外管网建设费用，实现了核能冬季供暖、夏季供冷的综合利用，为核能供热开辟了新路径。该堆不仅是全球首座投入运行的一体化自然循环壳式供热堆，也是首座采用新型水力驱动控制棒的反应堆。

核反应堆安全棒驱动机构

未来广阔的发展前景

在我国，超过半数城市分布于“三北”地区（即东北、华北、西北）。伴随这些地区城市建筑面积的持续扩张，采暖供热的热源需求亦同步增长。近年来，北方城市建设迅猛发展，仅20世纪90年代初期，城市建筑面积便新增13亿平方米，相应地，采暖供热能力需至少提升5000万千瓦，年耗煤量亦随之增加5000余万吨。长此以往，供热能源消耗将极为可观。

当前，我国城市供热主要依赖煤炭，这不仅造成煤炭这一宝贵化工原料的浪费，更因燃煤排放的污染物集中于市区，导致城市环境质量严重恶化。北京、西安、沈阳等城市已跻身全球污染最严重城市之列。若在未来城市建设持续高速增长的背景下，仍以燃煤作为主要供热方式，环境污染将愈发严重，达到难以承受的程度。

鉴于我国当前核燃料生产能力及较为成熟的核反应堆技术，发展并建设低温低压核供热堆，是契合我国国情、经济与技术上均具可行性的路径。

专家指出，低温核供热堆的放射性排放极低，该堆型采用一体化、自稳压、全功率自然循环、新型控制棒水力传动、非能动余热排出、双重压力壳等先进技术，具备固有安全性，可建于城市周边。

低温核供热堆制冷原理

低温核供热堆兼具显著的经济效益、社会效益与环境效益，是一种安全、清洁、经济的大型热源。展望未来，低温核供热堆不仅能够替代煤炭供热，减轻煤炭运输压力，改善城市环境，还可为工矿企业提供低压工业用气，实现低温核发电、低温核制冷，并在海水淡化、辐射加工等领域展现出广阔的应用前景。

参考来源：《科学探究》、人民网、科普中国

来源: 江苏省科学技术协会