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核能海水淡化装置

早期,只是为满足核电站的工艺需要,安装了小规模的海水淡化装置,以便给核反应堆的冷却系统供应淡水,而大部分余热直接排放。如果能够充分利用电站余热进行海水淡化,对于提高电站运行的经济性、解决淡水资源短缺均有重要意义。

自20世纪90年代以来,核能海水淡化技术就得到了国际原子能机构和世界许多国家的广泛重视,全世界对利用核能来产生淡水的兴趣不断增加。核反应堆易于与现有海水淡化工艺耦合、可实现反应堆废热的经济利用以及不产生温室气体或其他有害气体等诸多优点,不断激发核能在海水淡化领域应用的想象力。尤其在沿海淡水资源缺乏,同时常规能源匮乏或者大量运输常规燃料有困难的地区,利用核能淡化海水是一个很好的选择,具有良好的发展前景。

核能在海水淡化中的应用主要是以核电站或低温核反应堆与海水淡化装置耦合的形式实现的,包括利用反应堆直接产生的蒸汽和核电站汽轮机抽汽进行的蒸馏淡化,以及利用核电所进行的膜法淡化等。目前组成核能海水淡化的三项技术——核反应堆、海水淡化和它们的耦合系统都已非常成熟,也有丰富的实践经验,可以应用到工程中。但核能海水淡化之所以只在小规模范围内有限应用,大规模应用还停留在可行性研究阶段,主要是从生产安全的角度考虑,因为一旦核反应堆出现事故,引起的危害相当严重。核能海水淡化的安全主要取决于核反应堆的安全性、核电站与淡化系统间接口的安全性,必须保证淡化装置对蒸汽需求的变化不引起核电站的危险,同时必须保证淡化水不会受到放射性物质的污染。

海水淡化工艺选择主要取决于海水水质、产品水水质要求,以及经济性和可靠性等方面。根据利用能源的不同,核电站与海水淡化的耦合可分为两类:一类是利用热能,即利用核电站抽凝式汽轮机的抽汽或背压式汽轮机的排汽驱动蒸馏淡化装置,如多级闪蒸(MSF)和低温多效(MED)等;另一类是利用核反应堆发出的电能驱动海水淡化装置,如反渗透(RO)、机械压缩蒸馏(MVC)等。

核电站与海水淡化装置结合,既可供应核反应堆冷却系统所需的淡水,又可充分利用发电站余热减少能量消耗,且可产出高质量淡水缓解用水需求,具有良好的发展前景。


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