声音｜核能多元化应用：从绿色电动车到海洋运输

        11月初的烟台暖阳依旧。在这个被称为“神奇的纬度”线上的滨海城市依山傍海，格外秀丽。也正是在这里，2017核电产业链高峰论坛召开。齐聚于此的国内核电领域的专家、精英聚焦“核能多元化应用”话题，深入探讨，以期打开核能多元化发展之门，进而建设清洁低碳、安全高效的能源体系。 

加强产学研用协同创新

        大会上，“国家级核电产业技术创新平台”揭牌成为亮点之一。该平台是目前国内唯一集核电技术研发与产业化于一体的国家级创新平台，旨在推动核能多元化利用，建立开放、共享的产业链新形态，促进核电安全高效发展，实现核电强国梦。

        毋庸置疑，科技创新是引领能源发展的第一动力。科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。当前，能源科技创新进入高度活跃期，新型能源技术在以前所未有的速度加快迭代，对世界能源格局和经济发展都将产生重大而深远的影响。核电作为重要的清洁能源，在全球能源体系中占据重要地位。推进其科技创新、多元化发展，意义重大。

        在论坛开幕式上，国家能源局能源节约和科技装备司司长王思强指出，核电产业是典型的技术密集型产业，科技创新是引领核电产业发展的第一动力。经过几代人艰苦卓绝的不懈奋斗，我国已成为世界核电大国，装机规模保持持续增长，在建装机规模世界第一。但与世界核电强国相比，与引领能源技术革命的要求相比，我国核电科技创新还有较大的差距。当前，我国核电科技创新正处于可以大有作为的重要战略机遇期，也面临着差距进一步拉大的风险，必须加快发展，不断缩小与世界核电科技强国的差距。

        近些年，立足我国能源及核电产业发展需求，国家发改委、国家能源局先后发布了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》《中国制造2025——能源装备实施方案》《能源技术创新“十三五”规划》等系列规划文件，明确了“十三五”乃至中长期我国核电技术创新的主攻方向和重点任务。

        事实上，作为战略性高科技产业，核能领域的科技创新从未停歇。而如今要“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”，加强产学研用的协同创新，不断加大研发投入，持续提升自主创新能力，是核工业发展的老命题，也是推进其前行的新使命。

核能具有巨大潜力

        “核能的创新发展要求我们探索和开发核能的多种用途，”中国工程院院士叶奇蓁表示，“其中包括小型模块化反应堆及其他先进技术。”

        叶奇蓁指出，“高度创新的小型模块化反应堆可以提供新的解决方案，进一步提高灵活性，推广分布式发电。它们还有助于新兴国家顺利地增加融资和在当地培养越来越多的核人才，迅速进入核电行业。”而技术和工业基础的进展和创新进一步提升了小堆的竞争力和吸引力。

        另外，核能供热代替燃煤供热将是另一个应用发展。当下，环境压力持续加大，为此中国工程院和相关研究院所正在调查研究核电站热电联供的技术实施方案，以及低温供热堆的设计和建造，根据供热地域分散的特点，实现核电站热电联供与低温供热相结合的解决方案，发挥各自优势。

        叶奇蓁说，“创新发展要求更先进的技术，更优的质量，更环保的产品，更高的效益，这一切都是我们核电事业所要求的。我相信我们一定能做到。”

推动核能在交通运输领域规模应用

        核能的巨大潜力，让论坛参会者看到了核能未来的更多可能，推进核能多元化应用业已成为大家的共识。作为2017核电产业链高峰论坛共识的宣读者，中国工程院院士郑健超表示，“在稳步推进核电安全高效发展的同时，积极推进核能与核技术在供热、制氢、海水淡化、绿色电动车、核动力与常规动力混合驱动的大型运输舰船、医疗、环保等方面的应用，是新时期落实党的十九大精神，坚持人与自然和谐共生，推进绿色发展、建设生态文明，美丽中国的必然选择。”

        “未来核能规模应用的主要发展方向，仍然是规模发展核电。”在2017核电产业链高峰论坛上，中国工程院院士郑健超表示，“目前，核能在交通运输系统的利用还很有限。在新形势下，需要加快核能利用进入交通运输领域的步伐，发展‘从矿井到车轮全程清洁低碳’的新型绿色电动车。”

        据统计，到2016年，在电力供应板块中，全球化石能源（煤炭、天然气、石油）发电量仍占66.7%，清洁低碳能源（核电、可再生能源）发电量占33.3%。而在交通运输燃料板块中，化石能源占比超过95%，生物质燃料、电力占比还很小。

        郑健超表示，加快清洁低碳能源，特别是核能的规模利用，才有可能实现我国环境规划目标和应对全球变暖的《巴黎协定》的目标。他提出，要推动核能在交通运输领域的规模应用，包括陆地运输和海洋运输。

        而最为引人瞩目的就是陆地运输。

        目前，商业化规模应用的纯电动车，是用网电给蓄电池充电，再驱动车辆，全生命周期不是完全清洁低碳的；受蓄电池储能密度的限制，纯电动行驶里程有限。为此，郑健超提出了核能规模应用于陆地运输的重要技术路线——推动高温气冷堆规模制氢技术、高能密度安全储氢技术和氢电转换技术的融合创新，发展“从矿井到车轮全程清洁低碳”的新型绿色电动车。

        但是要实现新型绿色电动车这一创新技术，就要破解规模制氢、高密度安全储氢、高效氢/电转换系统等关键技术。

        在制氢方面，郑健超指出，高温气冷堆最具吸引力的应用前景是规模制氢。但要发展可热裂解水制氢的超高温气冷堆，还面临一些技术瓶颈。

        而以燃料电池为基础的氢电转换系统是经过长期工程验证的成熟技术，规模应用的障碍是现有的催化剂昂贵、经济性有待提高。

        事实上，实现氢能驱动电动车商业化的重大关键技术是高能量密度安全储氢。近年来，有机溶剂如杂环（heterocycle）溶解储氢技术取得了重大进展，实现了常温、常压下氢气的高密度储存，储氢能量密度可达压力储氢的20倍。用普通汽车油箱储存这种有机溶剂，电动车行驶里程可达600～900 公里，且安全性高于传统的汽车燃料。据悉，该技术指标已经超过美国能源部设定的2020年的研究目标。

        有专家认为，由于这个领域实现技术突破，全绿色电动车的规模应用已见曙光。预计未来10年内，绿色能源规模制氢、高密度安全储氢、高效氢/电转换系统的产业链会迅速扩张。

        郑健超呼吁，要实现核能多元化规模应用的目标，需要把全绿色电动车的关键技术的融合创新的研究提到重要议事日程。

        另外，推进核能在海洋运输领域的规模应用的重要技术路线，是发展核动力/常规动力混合驱动的舰船系统。

        郑健超表示，核动力的民用舰艇商业化最重要的条件是高度的核安全性。从核安全设计的角度考虑，核动力/常规动力混合动力系统是一个能动安全与非能动安全融合的系统。常规动力可为反应堆的能动安全提供电力；而浸泡在海水中的中小型反应堆，更容易保证非能动安全功能的实现。从概率安全分析的结果判断，混合动力系统的安全性，可达到甚至超过陆上大型三代反应堆的安全水平。除了用于运输以外，混合动力舰船可以发展成为安全性很高的海上移动供电平台。