“黑”科技支撑“绿”色担当 ——核能中的“低碳”科技新实践

来源：中国能源新闻网 时间：2025-04-27 17:32

见习记者 张浩正 中国能源新闻网记者 赵坤

　　春雨知时，万物更新。在“双碳”战略背景下，我国能源领域的低碳科技日新月异。

　　4月21日，在第56个“世界地球日”之际，中核集团在京举行“守护地球家园：核工业的绿色实践与担当”媒体交流会,来自中核集团旗下的中国铀业、核动力院、江苏核电、河南五岳等单位的四位专家介绍了效能与环保“双赢”的核工业“黑科技”。

　　从铀矿“原地浸出”式开采的绿色高效到超临界二氧化碳的能量跃迁，从核能供汽的跨界突破到抽蓄电站的生态实践，展现出了中国核工业“向新向绿向未来”的傲人成绩与“绿色担当”。

　　国铀一号

　　让矿山“呼吸”起来

　　铀资源的勘查采冶位于核燃料循环体系的最前端，是核工业发展的重要基石。

　　无井巷工程、无采选工序、无尾矿废渣……这就是第三代绿色高效原地浸出采铀技术体系的“神通广大”。

　　中核集团首席科学家、中国铀业总工程师苏学斌向全场展示了一场“石头缝里挤铀”的绿色奇迹：采用“CO₂+O₂原地浸出法”先进开采工艺，颠覆了传统矿山井下开采模式，无需将矿石提升到地表处理，配合采铀溶浸液采取封闭循环模式、水冶生产车间采用静谧式智能化运行，实现了“三废零排放、生态无破坏、减碳可持续”。

　　“天然铀是保障国家安全的紧缺战略资源和能源矿产。”苏学斌说，“我们从2010年开始，在内蒙古通辽建成了我国第一座‘CO₂+O₂’地浸采铀矿山，开创了绿色环保、经济高效的铀矿采冶新局面，我国经济可采铀资源品位由0.05%降至0.01%。”

　　2024年7月，我国规模最大的天然铀产能项目——中核集团“国铀一号”示范工程在内蒙古鄂尔多斯开工建设。该工程是我国产能最大、标准最高的天然铀生产大基地建设项目，建成后将成为全球大规模利用二氧化碳的绿色、经济、智能、高效铀资源开发的工业示范，同时将大幅提升我国天然铀保障能力和天然铀产业国际竞争力。

　　清洁环保也是多项关键技术创新的结果。专家学者提出源头控制、过程阻断、末端治理地浸的环保范式，研发了核素精准识别、溶浸阻断技术，解决了复杂矿层溶浸控制难题；而针对地浸采铀少量“三废”和地下水修复难题，开发出钻井液无害化、多级反渗透、风能蒸发等固液废物处理工艺；此外，还研发了地下水微生物原位修复技术，使矿山生产满足放射性排放的全球最严要求...这些，无不体现着中国核工业的责任与担当。

　　“超碳一号”

　　点“碳”成金的绿色引擎

　　当前核电厂的主要发电方式仍是蒸汽发电。核燃料“燃烧”后，水蒸汽是循环做功过程中能量传递和热功转换的工作介质，但水工质在系统复杂度、效率、紧凑性、响应速度等方面存在不足。

　　在这样的背景下，“超碳一号”做到了将温室气体“点碳成金”，中核集团首席科学家、核动力院“超碳一号”总设计师黄彦平对此进行了揭秘——当二氧化碳被加压至7.38MPa、加热至31℃时，会进入超越气态和液态物质特性的“超临界态”，兼具高密度和低粘度的双重优势，成为发电领域的“超级工质”。

　　经过国内外同行大量的综合研究，超临界二氧化碳（S-CO2）脱颖而出，其有着天然存在、化学性质稳定、无毒、工业应用广泛、临界点压力适中、临界温度对环境温度影响更小、可以实现全流程无相变等特点。

　　“场地需求及用水需求降低50%，发电效率提升42.7%，年发电量却能提升84%。”2023年，核动力院联合济钢国际在首钢水钢现场建设2套15兆瓦超临界二氧化碳余热发电机组。在项目中，这项技术的优势展露无遗。

　　成功的背后是专家们自主创新的坚韧不拔。2017年，黄彦平团队远赴海外当时全球唯一掌握超临界二氧化碳换热器制造技术的公司进行调研，却遭遇严密技术封锁。“他们连车间的门都不让进，更别提看设备。”回国后，黄彦平便潜心钻研、带领团队自主攻关。

　　如今，经过十余年的攻关，我国的超临界二氧化碳发电技术产学研体系基本建立，全国产化产业链条基本成型，具备全面工程应用条件。“曾经国外商业管制清单上的技术，我们已经全部实现了国产化，技术实力已走在了世界的前列。”黄彦平骄傲地说道。

　　“和气一号”

　　核电的“绿色跨界”

　　发电后，核电站的高温水蒸汽是否有“一汽多用”的可能？

　　田湾核电二厂厂长张祥贵按下遥控器，大屏上23.36公里银色管道如巨龙盘踞，将田湾核电站3、4号机组与连云港徐圩石化工业园区紧密相连。

　　“每年相当于植树造林2900公顷、可替代减少燃煤40万吨，等效减少污染气体排放约107万吨二氧化碳、184吨二氧化硫、263吨氮氧化物……”截至目前，“和气一号”已经累计供汽240万吨，张祥贵亲切地将其比喻为“核能自嗨锅”。

　　“和气一号”是我国首个工业用途核能供汽项目，2024年6月在田湾核电基地正式建成投产，在我国首次实现了核能与石化产业深度耦合，为核能综合利用开创了新途径，标志着我国核能综合利用从单一发电、满足城市居民供暖后，拓展进入工业供汽领域，成为了连云港石化基地建设的清洁能源“大动脉”。

　　在未来，我国的热力地图中，沿海核电基地的蒸汽管网将如毛细血管般延伸至钢铁、化工园区。

　　“到2030年，全国30%核电基地将实现蒸汽外送，年替代燃煤超千万吨。”“这项技术让核电热效率从37.3%提升至42.5%，真正实现经济与环保双赢。”张祥贵说道。

　　“中核首蓄”

　　大别山谱写绿色协奏曲

　　“牛背鹭的选择是最严苛的环保认证！”河南五岳总工程师贾彦博向记者们展示了成群国家二级保护禽类掠过中核集团河南五岳抽水蓄能电站水库的美丽倩影。在国家二级保护动物的“监督”下，河南五岳抽水蓄能电站用硬核技术书写了“既要绿电，更要绿水”的生态答卷。

　　2024年12月，中核集团河南五岳抽水蓄能电站首台机组顺利投产发电。在项目建设期间，团队秉持着“在建设中保护、在保护中建设”的原则，积极开展生态避让及补偿工作，通过优化设计减少永久征地50亩、临时用地70亩，相当于少占11个标准足球场的面积。与此同时，施工区累计苫盖裸露土地50公顷，种植乔灌木40万株，相当于给大别山“织”了一件面积相当于1190个篮球场的绿色外衣。

　　截至2025年4月中旬，电站累计消纳新能源电量超1.4亿千瓦时。电站全容量投产后，预计可降低河南电网燃煤火电年平均调峰率2.07个百分点，每年节省系统火电煤耗11.68万吨，相当于每年可减少二氧化碳排放量约29.14万吨，相当于植树1600万棵。

　　……

　　各位专家引人入胜的讲述，让人们看到了核工业实践中的自主创新与“绿色担当”；让人们看到了中核集团的超前实践与祖国的日益强大；让人们看到了世界之间，有困难就有勇者、有决心就有希望。在未来，这些技术将继续前进、工程将不断完善，相信这些硬核的“黑科技”，会不断解锁核能的“绿色密码”。

　　责任编辑：沈馨蕊