发电之外的核动力应用：非电力应用

除了发电，可以利用核动力的应用还有很多。这些需热应用包括海水淡化、氢生产、地区供热、工业过程供热（玻璃和水泥制造、金属生产）、炼油和合成气生产。随着国际社会努力实现气候目标，扩大核能在这些应用中的作用可能是成功实现清洁能源转型的关键。

了解核能如何取代煤炭成为清洁能源转型的一部分。

核电厂产生的热量可用于产生蒸汽，而蒸汽可驱动涡轮机发电。目前，现有核电厂运行温度可达300℃，而地区供热和海水淡化过程需要大约150℃。由于主要涉及材料属性和性能的一些技术原因，各核电厂目前按设计可将所产生热量的三分之一转化为电力。剩余的热量通常释放到环境中。

这些热量若不释放，则可用于供热或制冷，或者用作生产淡水、氢或诸如石油或合成燃料等其他产品的能源。这些产品可以由现有发电厂生产，也就是所谓的热电联产。核热电联产就是电力生产与供热或供热衍生产品生产同步。通过将热量用于热电联产，热效率可提高到80%。

什么是核能？核电厂如何运行？参阅核动力科学。

氢可以在多个领域取代化石燃料，有潜力在化学和工业过程、清洁能源系统和运输中实现零排放或近零排放。根据国际能源机构的数据，目前通过甲烷蒸汽重整过程生产氢的工艺是一个能源密集型过程，每年排放约8.3亿吨二氧化碳，相当于英国和印度尼西亚二氧化碳排放量之和。利用核能作为电源和热源高效生产氢的方法有若干种，二氧化碳排放量极少，甚至没有。

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地区供热依靠集中式能源厂为住宅和商业建筑配送热能。在核地区供热中，核电厂产生的蒸汽为区域供热管网提供热能。保加利亚、中国、捷克共和国、匈牙利、罗马尼亚、俄罗斯、斯洛伐克、瑞士和乌克兰等国已经实施了这一做法。

世界首座浮动核电厂阿卡德米科·罗蒙诺索夫号于2020年5月投入商业运营，为俄罗斯遥远的东北部楚科奇地区供热。自1983年以来，瑞士的贝兹瑙核电厂一直为市政、私人、工业和农业消费者共计约两万人供热。主干供热管网长31公里，向总长99公里的次级管网输送热能。

在中国，海阳核能供热项目正在扩大。供热管网利用了海阳两座反应堆所产生的蒸汽，已于2020年底投入运营。项目一期预计每年可减少燃煤2.32万吨，减少二氧化碳排放六万吨。此供热项目是核能如何在住宅供热脱碳中发挥作用的一个例子，也是以热电联产模式运行核电厂的增值体现。到2021年底，该项目将为整个海阳市供热。这是山东省的一个沿海城市，人口约67万。

海水淡化有助于满足对饮用水日益增长的需求，同时缓解许多干旱或半干旱沿海地区的淡水短缺问题。海水淡化厂要么需要热能用于蒸馏，要么需要电能/机械能来驱动水泵，对海水施加压力，使其通过渗透膜，从而将盐从含盐水中分离出来。目前，所需能源大部分来自化石燃料。核能海水淡化是利用核反应堆热量和电力的一种低碳替代方案。海水淡化技术可以与不同类型的核电厂配套，同时生产淡水和电力。

综合核能海水淡化厂的可行性已通过主要在印度、日本和哈萨克斯坦的150堆年以上的经验得到了证明。哈萨克斯坦的阿克图核反应堆位于里海岸边，在1999年关闭之前的27年间，其电力生产达135兆瓦（电），日产饮用水八万立方米。日本有若干海水淡化设施与核反应堆相连，日产饮用水约1.4万立方米。2002年，在印度东南部的马德拉斯原子能电站建立了一个与两座170兆瓦（电）核反应堆配套的示范厂，是基于利用海水和核电厂低压蒸汽的混合热渗透技术的最大核能海水淡化厂。

虽然目前只有大约1%的核能用于非电力应用，但从英国和法国到俄罗斯、日本等国家，世界各地都在发起倡议，为更广泛采用核能铺平道路。其中包括美国于2016年发起的H2-@-Scale倡议，旨在研究利用核能进行氢生产的前景。在加拿大，加拿大核实验室正计划启动清洁能源示范、创新和研究园区，作为利用小型模块堆的热电联产应用试验场。

在中国，一座小型模块式高温气冷堆计划于2021年底投入运行。该反应堆的设计旨在支持发电、热电联产、工艺热和氢生产。日本于2021年7月重启了高温工程试验堆，其产生的热量可用于发电、海水淡化和热化学制氢。

在250－550℃温度范围内，欧洲供热市场容量超过100吉瓦（热），核能有机会供应这个市场。波兰100%依赖化石燃料进行热生产；但该国的发展战略中包括核能供热部署。

• 原子能机构通过科学技术出版物、网络研讨会和协调研究项目支持和促进发展核技术新的和正在出现的非电力应用。
• 为了评定氢生产方案，原子能机构开发了软件工具，如氢生产经济性评价程序和氢计算器。这里有下载这两种工具的链接。
• 为了评定核能海水淡化，原子能机构开发了海水淡化经济性评价程序和海水淡化热力学优化程序，对与各种海水淡化工艺配套的不同动力资源进行经济、热力学和优化分析。这些软件可在这里下载。
• 自1989年以来，原子能机构一直在协调有关核能海水淡化的可行性研究。原子能机构核能海水淡化技术工作组是一个全球专家网络，支持核能海水淡化厂的计划评定和规划、研究、开发、设计、建造、经济性、安全方面、示范项目国际合作以及运行和维护。