“黑”科技支撐“綠”色擔當 ——核能中的“低碳”科技新實踐
來源：中國能源新聞網 時間：2025-04-27 17:32
見習記者 張浩正 中國能源新聞網記者 趙坤
春雨知時，萬物更新。在“雙碳”戰略背景下，我國能源領域的低碳科技日新月異。
4月21日，在第56個“世界地球日”之際，中核集團在京舉行“守護地球家園：核工業的綠色實踐與擔當”媒體交流會,來自中核集團旗下的中國鈾業、核動力院、江蘇核電、河南五岳等單位的四位專家介紹了效能與環保“雙贏”的核工業“黑科技”。
從鈾礦“原地浸出”式開采的綠色高效到超臨界二氧化碳的能量躍遷，從核能供汽的跨界突破到抽蓄電站的生態實踐，展現出了中國核工業“向新向綠向未來”的傲人成績與“綠色擔當”。
國鈾一號
讓礦山“呼吸”起來
鈾資源的勘查采冶位于核燃料循環體系的最前端，是核工業發展的重要基石。
無井巷工程、無采選工序、無尾礦廢渣……這就是第三代綠色高效原地浸出采鈾技術體系的“神通廣大”。
中核集團首席科學家、中國鈾業總工程師蘇學斌向全場展示了一場“石頭縫里擠鈾”的綠色奇跡：采用“CO?+O?原地浸出法”先進開采工藝，顛覆了傳統礦山井下開采模式，無需將礦石提升到地表處理，配合采鈾溶浸液采取封閉循環模式、水冶生產車間采用靜謐式智能化運行，實現了“三廢零排放、生態無破壞、減碳可持續”。
“天然鈾是保障國家安全的緊缺戰略資源和能源礦產。”蘇學斌說，“我們從2010年開始，在內蒙古通遼建成了我國第一座‘CO?+O?’地浸采鈾礦山，開創了綠色環保、經濟高效的鈾礦采冶新局面，我國經濟可采鈾資源品位由0.05%降至0.01%。”
中核集團首席科學家、中國鈾業總工程師蘇學斌
2024年7月，我國規模最大的天然鈾產能項目——中核集團“國鈾一號”示范工程在內蒙古鄂爾多斯開工建設。該工程是我國產能最大、標準最高的天然鈾生產大基地建設項目，建成后將成為全球大規模利用二氧化碳的綠色、經濟、智能、高效鈾資源開發的工業示范，同時將大幅提升我國天然鈾保障能力和天然鈾產業國際競爭力。
清潔環保也是多項關鍵技術創新的結果。專家學者提出源頭控制、過程阻斷、末端治理地浸的環保范式，研發了核素精準識別、溶浸阻斷技術，解決了復雜礦層溶浸控制難題；而針對地浸采鈾少量“三廢”和地下水修復難題，開發出鉆井液無害化、多級反滲透、風能蒸發等固液廢物處理工藝；此外，還研發了地下水微生物原位修復技術，使礦山生產滿足放射性排放的全球最嚴要求...這些，無不體現著中國核工業的責任與擔當。
“超碳一號”
點“碳”成金的綠色引擎
當前核電廠的主要發電方式仍是蒸汽發電。核燃料“燃燒”后，水蒸汽是循環做功過程中能量傳遞和熱功轉換的工作介質，但水工質在系統復雜度、效率、緊湊性、響應速度等方面存在不足。
在這樣的背景下，“超碳一號”做到了將溫室氣體“點碳成金”，中核集團首席科學家、核動力院“超碳一號”總設計師黃彥平對此進行了揭秘——當二氧化碳被加壓至7.38MPa、加熱至31℃時，會進入超越氣態和液態物質特性的“超臨界態”，兼具高密度和低粘度的雙重優勢，成為發電領域的“超級工質”。
中核集團首席科學家、核動力院“超碳一號”總設計師黃彥平
經過國內外同行大量的綜合研究，超臨界二氧化碳（S-CO2）脫穎而出，其有著天然存在、化學性質穩定、無毒、工業應用廣泛、臨界點壓力適中、臨界溫度對環境溫度影響更小、可以實現全流程無相變等特點。
“場地需求及用水需求降低50%，發電效率提升42.7%，年發電量卻能提升84%。”2023年，核動力院聯合濟鋼國際在首鋼水鋼現場建設2套15兆瓦超臨界二氧化碳余熱發電機組。在項目中，這項技術的優勢展露無遺。
成功的背后是專家們自主創新的堅韌不拔。2017年，黃彥平團隊遠赴海外當時全球唯一掌握超臨界二氧化碳換熱器制造技術的公司進行調研，卻遭遇嚴密技術封鎖。“他們連車間的門都不讓進，更別提看設備。”回國后，黃彥平便潛心鉆研、帶領團隊自主攻關。
如今，經過十余年的攻關，我國的超臨界二氧化碳發電技術產學研體系基本建立，全國產化產業鏈條基本成型，具備全面工程應用條件。“曾經國外商業管制清單上的技術，我們已經全部實現了國產化，技術實力已走在了世界的前列。”黃彥平驕傲地說道。
“和氣一號”
核電的“綠色跨界”
發電后，核電站的高溫水蒸汽是否有“一汽多用”的可能？
田灣核電二廠廠長張祥貴按下遙控器，大屏上23.36公里銀色管道如巨龍盤踞，將田灣核電站3、4號機組與連云港徐圩石化工業園區緊密相連。
“每年相當于植樹造林2900公頃、可替代減少燃煤40萬噸，等效減少污染氣體排放約107萬噸二氧化碳、184噸二氧化硫、263噸氮氧化物……”截至目前，“和氣一號”已經累計供汽240萬噸，張祥貴親切地將其比喻為“核能自嗨鍋”。
田灣核電二廠廠長張祥貴
“和氣一號”是我國首個工業用途核能供汽項目，2024年6月在田灣核電基地正式建成投產，在我國首次實現了核能與石化產業深度耦合，為核能綜合利用開創了新途徑，標志著我國核能綜合利用從單一發電、滿足城市居民供暖后，拓展進入工業供汽領域，成為了連云港石化基地建設的清潔能源“大動脈”。
在未來，我國的熱力地圖中，沿海核電基地的蒸汽管網將如毛細血管般延伸至鋼鐵、化工園區。
“到2030年，全國30%核電基地將實現蒸汽外送，年替代燃煤超千萬噸。”“這項技術讓核電熱效率從37.3%提升至42.5%，真正實現經濟與環保雙贏。”張祥貴說道。
“中核首蓄”
大別山譜寫綠色協奏曲
“牛背鷺的選擇是最嚴苛的環保認證！”河南五岳總工程師賈彥博向記者們展示了成群國家二級保護禽類掠過中核集團河南五岳抽水蓄能電站水庫的美麗倩影。在國家二級保護動物的“監督”下，河南五岳抽水蓄能電站用硬核技術書寫了“既要綠電，更要綠水”的生態答卷。
2024年12月，中核集團河南五岳抽水蓄能電站首臺機組順利投產發電。在項目建設期間，團隊秉持著“在建設中保護、在保護中建設”的原則，積極開展生態避讓及補償工作，通過優化設計減少永久征地50畝、臨時用地70畝，相當于少占11個標準足球場的面積。與此同時，施工區累計苫蓋裸露土地50公頃，種植喬灌木40萬株，相當于給大別山“織”了一件面積相當于1190個籃球場的綠色外衣。
截至2025年4月中旬，電站累計消納新能源電量超1.4億千瓦時。電站全容量投產后，預計可降低河南電網燃煤火電年平均調峰率2.07個百分點，每年節省系統火電煤耗11.68萬噸，相當于每年可減少二氧化碳排放量約29.14萬噸，相當于植樹1600萬棵。
……
各位專家引人入勝的講述，讓人們看到了核工業實踐中的自主創新與“綠色擔當”；讓人們看到了中核集團的超前實踐與祖國的日益強大；讓人們看到了世界之間，有困難就有勇者、有決心就有希望。在未來，這些技術將繼續前進、工程將不斷完善，相信這些硬核的“黑科技”，會不斷解鎖核能的“綠色密碼”。
責任編輯：沈馨蕊
