發電之外的核動力應用：非電力應用

除了發電，可以利用核動力的應用還有很多。這些需熱應用包括海水淡化、氫生產、地區供熱、工業過程供熱（玻璃和水泥制造、金屬生產）、煉油和合成氣生產。隨著國際社會努力實現氣候目標，擴大核能在這些應用中的作用可能是成功實現清潔能源轉型的關鍵。

了解核能如何取代煤炭成為清潔能源轉型的一部分。

核電廠產生的熱量可用于產生蒸汽，而蒸汽可驅動渦輪機發電。目前，現有核電廠運行溫度可達300℃，而地區供熱和海水淡化過程需要大約150℃。由于主要涉及材料屬性和性能的一些技術原因，各核電廠目前按設計可將所產生熱量的三分之一轉化為電力。剩余的熱量通常釋放到環境中。

這些熱量若不釋放，則可用于供熱或制冷，或者用作生產淡水、氫或諸如石油或合成燃料等其他產品的能源。這些產品可以由現有發電廠生產，也就是所謂的熱電聯產。核熱電聯產就是電力生產與供熱或供熱衍生產品生產同步。通過將熱量用于熱電聯產，熱效率可提高到80%。

什么是核能？核電廠如何運行？參閱核動力科學。

氫可以在多個領域取代化石燃料，有潛力在化學和工業過程、清潔能源系統和運輸中實現零排放或近零排放。根據國際能源機構的數據，目前通過甲烷蒸汽重整過程生產氫的工藝是一個能源密集型過程，每年排放約8.3億噸二氧化碳，相當于英國和印度尼西亞二氧化碳排放量之和。利用核能作為電源和熱源高效生產氫的方法有若干種，二氧化碳排放量極少，甚至沒有。

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地區供熱依靠集中式能源廠為住宅和商業建筑配送熱能。在核地區供熱中，核電廠產生的蒸汽為區域供熱管網提供熱能。保加利亞、中國、捷克共和國、匈牙利、羅馬尼亞、俄羅斯、斯洛伐克、瑞士和烏克蘭等國已經實施了這一做法。

世界首座浮動核電廠阿卡德米科·羅蒙諾索夫號于2020年5月投入商業運營，為俄羅斯遙遠的東北部楚科奇地區供熱。自1983年以來，瑞士的貝茲瑙核電廠一直為市政、私人、工業和農業消費者共計約兩萬人供熱。主干供熱管網長31公里，向總長99公里的次級管網輸送熱能。

在中國，海陽核能供熱項目正在擴大。供熱管網利用了海陽兩座反應堆所產生的蒸汽，已于2020年底投入運營。項目一期預計每年可減少燃煤2.32萬噸，減少二氧化碳排放六萬噸。此供熱項目是核能如何在住宅供熱脫碳中發揮作用的一個例子，也是以熱電聯產模式運行核電廠的增值體現。到2021年底，該項目將為整個海陽市供熱。這是山東省的一個沿海城市，人口約67萬。

海水淡化有助于滿足對飲用水日益增長的需求，同時緩解許多干旱或半干旱沿海地區的淡水短缺問題。海水淡化廠要么需要熱能用于蒸餾，要么需要電能/機械能來驅動水泵，對海水施加壓力，使其通過滲透膜，從而將鹽從含鹽水中分離出來。目前，所需能源大部分來自化石燃料。核能海水淡化是利用核反應堆熱量和電力的一種低碳替代方案。海水淡化技術可以與不同類型的核電廠配套，同時生產淡水和電力。

綜合核能海水淡化廠的可行性已通過主要在印度、日本和哈薩克斯坦的150堆年以上的經驗得到了證明。哈薩克斯坦的阿克圖核反應堆位于里海岸邊，在1999年關閉之前的27年間，其電力生產達135兆瓦（電），日產飲用水八萬立方米。日本有若干海水淡化設施與核反應堆相連，日產飲用水約1.4萬立方米。2002年，在印度東南部的馬德拉斯原子能電站建立了一個與兩座170兆瓦（電）核反應堆配套的示范廠，是基于利用海水和核電廠低壓蒸汽的混合熱滲透技術的最大核能海水淡化廠。

雖然目前只有大約1%的核能用于非電力應用，但從英國和法國到俄羅斯、日本等國家，世界各地都在發起倡議，為更廣泛采用核能鋪平道路。其中包括美國于2016年發起的H2-@-Scale倡議，旨在研究利用核能進行氫生產的前景。在加拿大，加拿大核實驗室正計劃啟動清潔能源示范、創新和研究園區，作為利用小型模塊堆的熱電聯產應用試驗場。

在中國，一座小型模塊式高溫氣冷堆計劃于2021年底投入運行。該反應堆的設計旨在支持發電、熱電聯產、工藝熱和氫生產。日本于2021年7月重啟了高溫工程試驗堆，其產生的熱量可用于發電、海水淡化和熱化學制氫。

在250－550℃溫度范圍內，歐洲供熱市場容量超過100吉瓦（熱），核能有機會供應這個市場。波蘭100%依賴化石燃料進行熱生產；但該國的發展戰略中包括核能供熱部署。

• 原子能機構通過科學技術出版物、網絡研討會和協調研究項目支持和促進發展核技術新的和正在出現的非電力應用。
• 為了評定氫生產方案，原子能機構開發了軟件工具，如氫生產經濟性評價程序和氫計算器。這里有下載這兩種工具的鏈接。
• 為了評定核能海水淡化，原子能機構開發了海水淡化經濟性評價程序和海水淡化熱力學優化程序，對與各種海水淡化工藝配套的不同動力資源進行經濟、熱力學和優化分析。這些軟件可在這里下載。
• 自1989年以來，原子能機構一直在協調有關核能海水淡化的可行性研究。原子能機構核能海水淡化技術工作組是一個全球專家網絡，支持核能海水淡化廠的計劃評定和規劃、研究、開發、設計、建造、經濟性、安全方面、示范項目國際合作以及運行和維護。