核與霧霾必有一戰(zhàn)
污染防治攻堅戰(zhàn)是黨的十九大確定的決勝全面建成小康社會的三大攻堅戰(zhàn)之一。“總的來說,這場攻堅戰(zhàn)開局良好,生態(tài)環(huán)境質量持續(xù)明顯改善。”生態(tài)環(huán)境部部長李干杰在2019年全國兩會“部長通道”上說。
他話鋒一轉,又說到:“當前的形勢一點也不容樂觀,甚至可以說還相當嚴峻。北京這幾天的霧霾污染天氣我想就足以充分說明這一點。”
渴望藍天
霧霾已成為當下最受關注的污染種類之一。霧霾迷城的日子里,人們困在灰蒙蒙的大氣中,猶豫著戴不戴口罩,一邊控訴著重度污染,一邊與PM2.5各種親密接觸。
霧霾最直接刺激的是呼吸系統(tǒng),還有研究表明其提升了心腦血管疾病的發(fā)生率。2013年底,世界衛(wèi)生組織(WHO)經過整理全世界1000多個相關研究報告后得出了“空氣污染致癌”這個結論,同時也明確把空氣顆粒物(包括PM2.5)列為一級致癌物質。2016年發(fā)表在《美國科學院院報》(PNAS)上的研究顯示,科學家們首次在人類的大腦中發(fā)現(xiàn)了空氣污染造成的微小磁性顆粒,且認為這些顆粒是引發(fā)阿爾茲海默癥的一個可能原因。
對于兒童而言霧霾的危害可能更加嚴重。嬰幼兒和兒童的呼吸速率要高于成人,更經常地用嘴呼吸,而且肺功能及免疫機制發(fā)育還不成熟,PM2.5的入侵更容易,對其健康可能產生更大影響,包括引發(fā)哮喘等呼吸道疾病、延遲肺功能發(fā)育等。
霧霾的危害是潛在的、長期的。當下只有較敏感的人群才會有呼吸不適、咳嗽等直接反應,一些人在霧霾天覺得心情壓抑,但并不一定意識到霧霾與心理健康之間的關聯(lián)。加上環(huán)境問題作為個體難以掌控,無奈之下人們往往選擇漠視的態(tài)度,就在近幾日空氣重度污染的北京街頭,很多老人孩子一樣沒有防護就出門,一眼望去行人佩戴口罩的寥寥無幾,被問及時有人自我安慰道“習慣了就好”。
依靠適應性來增強對霧霾的抵抗能力,這種想法沒有科學依據,也不合邏輯。疫苗能夠幫助我們增強免疫能力,首先是采用經過減毒或滅活等處理后無害的病原微生物,其次原理是基于免疫應答的特異性和記憶性以及一定的免疫期,其中起到關鍵作用的免疫記憶細胞,具有記憶能力,能識別與注射疫苗相同的抗原,從而在病原微生物再次入侵時產生抗體發(fā)揮免疫功能。對于PM2.5,未發(fā)現(xiàn)人體存在相應反應機制。
因此,對待霧霾問題還是必須正視。除了室內使用凈化器、減少外出活動、佩戴能過濾PM2.5的口罩等防霾舉措外,調整產業(yè)結構、加強環(huán)境治理力度更是治本之策。
對此,中央政府一直不遺余力地推動解決。黨的十九大報告指出,要加快生態(tài)文明體制改革,建設美麗中國。今天上午的政府工作報告中提出今年經濟社會發(fā)展的主要預期目標,其中一項也是“生態(tài)環(huán)境進一步改善,單位國內生產總值能耗下降3%左右,主要污染物排放量繼續(xù)下降”。霧霾治理正在推進,在這項綜合性、系統(tǒng)性的工程中,核技術或可擔當重要角色。
清潔供熱
治霾的當務之急是能源結構的調整,包括減少燃煤以及煤的清潔使用。在去年3月19日的“部長通道”上李干杰曾表示,推進北方地區(qū)冬季清潔取暖是中央治理霧霾、防治大氣污染的重要決策部署,一定要堅定不移推動下去。
據了解,我國共有15個省、市、自治區(qū)需要冬季供暖,且供暖面積還在以年均約10%的增速飛速擴大,在2015年已達131億平方米。供暖需求的飛速增長導致我國北方地區(qū)供熱能力無法及時跟進。目前,城鎮(zhèn)集中供熱中燃煤熱電聯(lián)產占48%,燃煤鍋爐占33%,清潔熱源不超過4%。我國北方地區(qū)清潔取暖比例低,特別是部分地區(qū)冬季大量使用散燒煤,大氣污染物排放量大。
清潔供熱、低碳發(fā)展要求取代散煤燃燒和小鍋爐,壓減大型燃煤鍋爐已經成為能源結構轉型的大趨勢。與此同時,在清潔熱源上,我國的天然氣缺口嚴重,可再生能源應用的程度較低,尋找新的清潔能源迫在眉睫。
核能供熱為之提供了重要選項。作為一項較成熟的技術,核能供熱在我國曾一度備受關注,但由于當時我國環(huán)境污染問題尚不嚴重,替代燃煤的緊迫性尚未顯現(xiàn),未能得到推廣應用。而在當前嚴峻的環(huán)境形勢下,核能供熱作為能源生產和消費革命、生活方式革命的重要內容,關系北方地區(qū)人民溫暖過冬,關系霧霾天能不能減少,必要性凸顯。
國際上,核能區(qū)域供熱技術應用已具有一定規(guī)模,部分核電站的機組在發(fā)電的同時,產生熱水或蒸汽用于區(qū)域供熱,也即熱電聯(lián)供的方式。核電站熱電聯(lián)供一方面可以提高效益,另一方面也解決核電站周邊的供熱問題。目前全世界在運核反應堆中有超過1/10的機組實行熱電聯(lián)供,主要分布于寒冷的東歐地區(qū)。
其中,俄羅斯核能區(qū)域供熱的經驗最為豐富,截至2011年底,共有9座核電站的29臺機組實行熱電聯(lián)供,占俄在運機組總數的85%。其用戶既包括廠區(qū)內的供熱系統(tǒng),也包括分布在核電站周邊3km~15km范圍內的城鎮(zhèn)居民,供熱輸出功率范圍在25MW~200MW。
國內最早是徐大堡核電基地開展了核電站熱電聯(lián)供的研究,做了熱電聯(lián)供的設計方案,并與綏中簽訂了相關協(xié)議。東北有許多火力發(fā)電廠是熱電聯(lián)供的,核電站也可以適應當地需求。海陽核電也在開展這方面工作。最近,秦山核電也在進行熱電聯(lián)供的調研,以替代地方自備電廠和小鍋爐,使燃煤減少。
除了大型核電機組的熱電聯(lián)供,專門的小型供熱堆是另一個核能供熱的方向。目前,我國十部委已發(fā)布規(guī)劃,提出安全發(fā)展低溫泳池堆供暖示范。
低溫泳池堆的原理是將反應堆堆芯放置在一個常壓水池的深處,利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。熱量通過兩級交換傳遞給供熱回路,再通過熱網將熱量輸送給用戶。
中核集團已經于2017年12月在中國原子能科學研究院進行了低溫供熱堆試驗演示,發(fā)布其自主研發(fā)的“燕龍”泳池式低溫供熱堆,目前正在積極推進示范工程,預計在2020年前后建成投運,在2020年后實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展。
數據顯示,一座400MW的低溫供熱堆能夠對1000萬~2000萬平方米建筑進行供暖,滿足縣級市采暖供熱要求。在燃料消耗上,一座400MW的低溫供熱堆每年消耗的核燃料僅大約2.5噸,可替代32萬噸燃煤或16000萬立方米天然氣。而在供熱成本上,核能供熱遠優(yōu)于燃氣、用電,可以比擬燃煤,批量化之后還可進一步提高其經濟性。
環(huán)保需要核力量
核參與治霾保衛(wèi)戰(zhàn)的方式不止清潔供熱,減少霧霾源頭,還有核空氣凈化。
核空氣凈化在一些核設施里面會用到,主要有三個作用:一是為人提供好的工作環(huán)境;二是為設備的正常運轉提供舒適的環(huán)境;三是限制和控制核通風污染工業(yè)廢氣的排放。核空氣凈化屬于輻射防護、放射性廢物處理、采暖通風等形成的交叉領域,面向五類污染物:氣溶膠、碘、惰性氣體、氚、活化產物。
中核集團中國輻射防護研究院表示,自1964年以來,該院在放射性氣溶膠、碘、惰性氣體的凈化與滯留技術方面,取得了一系列自主化研究成果。其在核空氣凈化方面基本上形成了完整的產業(yè)鏈,能夠為很多核設施、核電站提供吸附器。其推出的空氣凈化器也可以在日常生活中使用。
此外,核技術也應用到其他環(huán)境領域,包括污染監(jiān)測和三廢處理等。中國第一個電子束輻射處理煙氣廢氣示范工程建于成都。隨著國內推出趨于嚴苛的環(huán)保標準,對工業(yè)廢水治理也提出了新的要求。目前,國內利用電子加速器處理工業(yè)廢水已經步入產業(yè)化階段。在該領域,我國有廣泛的市場。按照2014年我國工業(yè)廢水排放量205.3億噸計算,每天排放超過5600萬噸,每套電子束輻照裝置處理能力為5000噸/天,按照5%的工業(yè)廢水采用電子束輻照技術處理計算,需要電子束輻照裝置600套,對應市場規(guī)模近100億元。而在一些新的環(huán)保領域,比如室內家具污染、輪船廢水處理方面,核技術應用也有新的市場。
李干杰談污染防治時說到的“六個做到”中的第三個做到,就是做到綜合施策,既運用好行政和法治的手段,同時也更多地運用好市場經濟和技術的手段。
核技術應用屬于戰(zhàn)略新興產業(yè),中國有三分之一的行業(yè)與核技術緊密相關。正如國際原子能機構(IAEA)2009年核技術評價報告所指出的:“就應用的廣度而言,只有現(xiàn)代電子學與信息技術才能與之相提并論。”在核技術進一步發(fā)展的情況下,其與傳統(tǒng)產業(yè)的結合,無疑將會對后者的升級改造和人民生活水平的提高產生積極影響。
作為先進的技術手段之一,核技術在改善生態(tài)環(huán)境的過程中可以也應當發(fā)揮出積極的作用。正確地應用核技術不僅不會對人類健康和自然環(huán)境產生危害,還能做出巨大的積極貢獻。核技術目前已經在大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、泥沙侵蝕環(huán)境、宇宙環(huán)境以及災變環(huán)境等方面取得了令人振奮的成果,這些成果為環(huán)境污染治理提供了新思路。
從當前世界各國核技術應用的研究及應用進展來看,核技術參與到環(huán)境問題的解決進程中已成為一種不可逆轉的趨勢,核技術在環(huán)境污染治理中所起到的作用將會越來越大。更多更好地將核技術運用到環(huán)境保護中,對于打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)等戰(zhàn)役,造福民計民生乃至子孫后代,具有極強的現(xiàn)實意義。