引海止渴：山东海阳核电站首创利用海水同时为城市供热供淡水

核能的多用途产业化应用时代正在到来。在山东省海阳市，核电站除了为城市供电供热，还“投身”于海水淡化，已实现淡水资源和热资源的联产联供，这为解决我国北方城市清洁取暖和淡水需求提供了新的方案选择，也为利用核能应对气候变化开辟了新的路径。
近日，由国家电投集团山东核电有限公司与清华大学联合建设的“水热同产同送”科技示范工程在山东海阳投运，该技术通过抽取海阳核电机组的蒸汽和余热，驱动水热同产装置，将海水直接变成满足饮用水标准的95摄氏度淡水，首次实现了源侧的水、热同步产出与供给。该示范工程供能面积1万平方米，每日可提供饮用水120吨。
什么是“零能耗”制水？
澎湃新闻了解到，海阳核电水热同产同送示范工程利用海阳核电机组的抽汽和余热驱动水热同产设备，通过多级闪蒸、多效蒸馏工艺，每小时生产5吨满足饮用水标准的高温高品质淡水，再通过一根管道输送到用户侧，并在此进行水热分离，热量进入热力系统，放热后的水进入供水系统使用。目前，核电专家村已用上该工程产出的热和淡水。
面对全球性的淡水危机，单一的核能海水淡化探索已经持续了几十年。
自1987年开始，国际原子能机构（IAEA）便关注到核能海水淡化技术的发展，并组织有关国家对其技术与经济可行性进行研究。技术上可行并得到实践验证的核能海水淡化技术主要有两种：其一是低温供热核反应堆，这种堆型的主要功能是为城市提供热源，在此基础上，可进一步提高能源利用效率，用于海水淡化；另一种，是依托现有核电站作为海水淡化的能量来源。
国内的辽宁红沿河核电站、浙江三门核电站、山东海阳核电站、江苏田湾核电站等均配套有用膜法制水的海水淡化项目，但主要目的是用于解决厂区生产用水。
目前国际上海水淡化的主流技术包括多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）以及反渗透（RO）。其中，多级闪蒸、多效蒸馏统称为蒸馏法（热法）；反渗透又称为膜法，即通过给海水加压，使水分子通过纳米膜而盐份挡在膜外，从而得到淡水。
无论是哪种海水淡化技术，都需要消耗大量能源。能源成本在淡化水成本中占了大半。核能海水淡化的优势在于利用的是既有的能源，可以理解为“完成主业同时从事副业”，不新增碳排放。
近年来，海阳核电是国内开展核能综合利用最为积极的核电基地，其抽汽供热已连续两个供暖季为当地供热。淡水，是核电站除电和热之外的新“副产品”。

海阳核电“水热同产同送”科技示范工程

山东核电党委书记、董事长吴放对澎湃新闻介绍称，“水热同产同送”示范工程属于世界首创，通过对核能进行先发电、后制水、再供暖的三级利用，首次实现了在“零碳”供热的同时“零能耗”制水。“水热同产同送与传统（核能）供热的耗能相当，但可以生产副产品淡水，所以水热同产装置可以说是‘零能耗’制水。与传统热法海水淡化装置相比，结构简单运行稳定可靠、水泵少电耗低、占地少节约土地资源。”
据测算，一座百万千瓦的核电机组在完成发电“主业”的情况下，采用水热同产同送技术供热供水，一个供暖季能在为3000万平方米居民供热的同时，在不额外增加能耗的情况下，生产高品质淡水3000万吨。
缓解北方地区淡水危机
人口、耕地和经济总量分别占全国的7%、6%、9%左右的山东，水资源总量仅占全国1%左右，人均水资源占有量不足全国平均水平1/6，属极度缺水地区。这使得山东成为全国最早开展海水综合利用、最早规划海水淡化产业的省份。
向海取水、海水淡化已被列为山东省解决缺水问题的重要手段。
山东核电有限公司提出，“力争成为胶东半岛重要的清洁热源生产基地和战略储备水源基地，为地方供应清洁热源的同时，提供高品质饮用水、工业用水，减少对引黄、引长水的依赖，间接减轻黄河非生态用水量。”
水热同产同送可覆盖的面积，主要取决于核电厂远距离供热供水的经济距离。根据山东核电测算，目前技术条件下，100公里热损失可以做到很小，一些已经建成的长距离输热热损失优于设计，100公里乃至更长距离都是可行的。

海阳核电基地

中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿在去年一场水热联供专家研讨会上提出，从连云港到大连沿海地区的1亿千瓦火电和核电，可满足这一地区40亿平米建筑冬季供热需求，占我国北方城镇未来供热建筑总量的四分之一；在供暖期产生的35亿吨淡水，还能满足这一地区20%的淡水供应。
不可忽视的是，除了经济性因素外，核能水热同产同送技术要大面积推广、获得广泛接受，如何确保装置安全性最为关键。
澎湃新闻2019年到访海阳核电站时曾了解到，核能供热系统设计上，核电站与供热用户之间设置了多道回路进行隔离，只存在热量的交换，不涉及介质的掺混。“除了用多道隔离以及压差设计来保障供热安全外，我们还在出厂前设置了辐射监测装置，进一步确保安全可靠。”一位该厂工程师对澎湃新闻解释称。今年3月底，海阳核电抽汽供热第二个供暖季收官，去冬今春持续为该市70万平方米居民用户供暖137天。
水热同产同送技术制出的生活水和直饮水安全性如何保障？吴放回应澎湃新闻称，海水淡化海水与热系统是物理隔离的，仅有热量交换，没有物质交换。“热法淡化海水几乎能100％清除水中杂质，因此水质很好。另外，厂内及用户侧都有水质监测检测，水质安全有保障。”
利用淡化技术从海水中提取淡水后，留下的是浓盐水。若不经处理将浓盐水直排入海，势必会影响海洋生态环境。
对此，山东核电有限公司向澎湃新闻解释称，将把浓盐水排入电厂原有的循环冷却海水排放渠，与循环冷却海水混合稀释后排放至大海，对海洋生态的影响可控。“单台百万千瓦核电机组循环冷却海水量高达每小时20万吨以上，而日产能30万吨的海水淡化产生的浓盐水为每小时1.25万吨，浓盐水盐度为自然海水的2倍，浓盐水与十余倍水量的循环海水混合后，其盐度较自然海水仅有略微升高，对周边海洋环境影响很小。”