核电站中约65%的热量会白白排入大海，为何不用来给南方供暖？

科普中国网 2018-01-24

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　　冷却塔，图片来自daily post.ng

　　其实，不光核电站，传统火电站也基本如此。先来解答另一个问题，为何燃煤产生的热量，还有反应堆产生的热量，它们转化为电的效率这么低？

　　两方面的原因，一是物理定律的限制，二是技术的限制。

　　能量有品质之分

　　能量既有数量的不同，更有品质的差别。比如说，一壶热水，假使它含有的热量相当于1度电，那么请问，从能量的有用程度来说，是那壶水好，还是那一度电好？显然是后者，因为电可以方便地，几乎完全地转化为其他形式的能，比如驱动电风扇，加热洗澡水等。这就是说，电这种形式的能，它的品质是最高的。

　　又如，一个空心小钢球，它内部的气体温度高达3000摄氏度，而另一个空心大钢球，其内部气体的温度只有80摄氏度。假使这两个大小不同的钢球，它们所含有热量的数量是相等的，那么，哪个钢球含有的热量更有用？显然是小钢球，因为它可以转化为更多的机械能，比如爆炸时。

　　这就是说，对于热来说，其温度越高，品质也就越高。这也是为什么，所有的火电站都在拼命提高蒸汽的温度，因为这等于是在提高发电效率。

　　然而，无论多高温度的热，它也不可能全部转化为功，咱们拿农村的炒爆米花机来举例子。

　　把常温的2公斤玉米扔进爆米花机，密封盖严并加热一段时间后，澎的一声巨响，爆米花和内部的热空气迅速冲出，这意味着，爆米花机内部的热能转化成了机械能，但由于冲出后的爆米花和空气依然温度很高，所以，其热能并没有全部转化为机械能，也就是功。

　　大多数超超临界的火电站，它燃煤烧水，从而使蒸汽的温度高达600摄氏度，从理论上来说，600摄氏度的蒸汽做功时（冲击汽轮机），其能量转化效率最高也只有63%，这是由物理定律带来的限制。而在实际中，超超临界的火电站，其发电效率目前还没超过46%，这就是由人类技术实力带来的限制。

　　可以利用吗

　　既然理论和技术决定了，核电站和火电站中无论如何，都会有大约55%至65%的热能不能利用，它们要么白白地排入空气中，要么排入到大海中，那我们为什么就不能废热利用呢？这些几百摄氏度的高温蒸汽对于电站没用，而且是很大很大的负担，但对于我们普通大众，那真是太有用了。

　　对这问题，咱们先来说火电站，再说核电站。

　　实际上，有这个疑问的多半是南方网友。而北方的网友，他们一定知道，有的火电站，它们既发电又供热，这就是热电联产电站，北方比较多。

　　一个较新的例子是，宁夏灵武发电厂除了发电，还向灵武市区300万平方米面积供热。2017年，在宁夏“东热西送”项目中，灵武发电厂通过机组扩建，同时修了一条46公里长，1.4米直径的管道穿过黄河，直达银川，为银川市民供热。从银川市政府网站上获悉，“东热西送”投入运营后，一期将实现3770万平方米面积供热，而远期供热面积将达到8000万平方米。

　　据工程人员介绍，灵武发电厂到银川这根46公里长的主管道，在输送热水的过程中，热量只损失2%左右。别说2%，即使损失5%，热电联产的好处都是巨大的。

　　假设电厂的发电效率为35%，同时有40%的高温废热被居民利用，则整个电厂的综合效率将高达75%。

　　说完了火电，咱们再来看看核电。

　　目前，咱们国家拥有热电联产的核电站吗？笔者没有查到这样的信息，而原因多种多样的。

　　一、多数核电站位于沿海。比如位于福建省福清市的福清核电站，由于福清地处亚热带，夏天很长，冬天短且少严寒，年均气温18.8℃。如果将核电站改造，以便让其冬天给福清市供暖，那么在经济上似乎不太现实，因为需要供暖的天数实在是太少。

　　二、多数核电站距离市区较远，假如核电站距离密集城市60公里，那么修一条60公里长的隔热管道，经济成本比较大。

　　三、技术原因，这才是主要的原因。对于核电既供电又供热一直有研究，但较少。

　　再来看看其他国家

　　位于德国（东德）的格赖夫斯瓦尔德核电站，其首次运行时间为1974年7月12日，有那么几年时间（1983年到1984年），该核电站也向周边1.4万个公寓和几个工厂供热。而1990年，该核电站因为不符合西方安全标准而退役。

　　根据法国《世界报》2013年的报道，在全球运行的432座反应堆中，有74座既发电，也向附近的城市供热。其中大部分是地处寒冷的国家，如俄罗斯，乌克兰，保加利亚，匈牙利等。而在日本和印度，核电站的余热主要是用于海水淡化。

　　如果说海水淡化也算是核电站供热的一种方式，那咱们国家也有，这就是红沿河核电站。

　　综上所述，利用火电站的余热，其技术比较成熟。而核电的余热供暖，一是研究的比较少，二是由于核电站的地理位置限制。