中国核电建设大潮再次兴起，国常会一口气核准了五个核电项目，一共11台核电机组，真是大手笔！在这五个项目中最引人注目的，无疑是江苏徐圩一期工程。这个项目可是非同一般，与通常的核电站有很大区别。它由两种不同类型的核反应堆构成，是一个“混合动力”核电站，而且功能并不是以发电为主，而是为石化基地供应大量高品质的工业蒸汽。
江苏徐圩核电项目属于中核集团，采用了第三代压水堆华龙一号和第四代核能技术的代表——高温气冷堆，两种核反应堆合体之后可以共同发电和生产蒸汽，关键是得到的蒸汽品位非常高，每年可为附近的连云港万亿级石化产业基地提供3250万吨优质工业蒸汽，还能兼顾发电，年最高发电量115亿度。
该项目位于江苏省连云港市徐圩（wei）新区的西陬（zou）山区域，一期将建设两座华龙一号压水堆核电机组和1台高温气冷堆核电机组，并配套建设蒸汽换热站。运行方式是通过华龙一号主蒸汽加热除盐水制备饱和蒸汽，再利用高温气冷堆的主蒸汽对饱和蒸汽进行二次升温，得到工业蒸汽。
其中的高温气冷堆是清华大学核能与新能源技术研究院研制的，是第四代核能技术的代表。徐圩核电项目一经曝光，肯定会引来很多网友的不解：作为核电站，为何徐圩项目的主业不是发电而是供应蒸汽呢？又为什么要用两种核反应堆，搞“混合动力”核电站的意义何在呢？
我们通常见到的核电站是只管发电的，发出来的电直接上了电网，供给工厂和居民使用。但很多工厂在生产时不止需要电，还需要用到大量工业蒸汽，石化和矿冶行业的蒸汽需求量就特别大。例如在石油化工生产中，一些重要的工艺如加热、蒸馏、熔化、精炼等，都需要用到大量蒸汽，参数要求还特别高。那么这些蒸汽是从哪里来的呢？
目前这些蒸汽绝大多数都来自化石燃料的燃烧，说白了就是烧锅炉，将水加热成蒸汽。有用煤的，也有用重油或天然气的，当然也可以用电锅炉直接产生蒸汽。但这些生产方式不仅释放了大量二氧化碳和其它有害气体，造成严重的环境污染，而且成本并不低，使工业蒸汽的价格居高不下。
于是大家便自然而然的想到了用核能来生产蒸汽，核燃料的能量密度大，12到18个月才需要换一次料，还不排放二氧化碳，不仅环保，在经济性上也有优势。那么如何才能实现核能供汽呢？与核能发电确实有些不一样。
核能发电的原理想必您已经比较熟悉了，本质上也是“锅炉烧开水”，只不过使用的燃料从煤、天然气等化石燃料改成了核燃料。核燃料中的铀235裂变会产生能量，发出热量，这些热量被一回路的冷却水带走。
但是在常见的压水堆中，并不像火电厂那样直接产生蒸汽，一回路的水一直保持在液态。这些水在吸收了核燃料的热量之后，温度会升高到300多℃。一般的水这时候早就沸腾了。为了不让一回路水沸腾，需要加上很高的压力，达到150多个大气压，就像一个超大号的“高压锅”，因此这种堆型才被叫做“压水堆”。
这些被加热到高温的一回路水从反应堆堆芯出来之后，会流过蒸汽发生器，通过水-水换热的方式，将蒸汽发生器内的二回路水加热成饱和蒸汽。这些蒸汽再通过主蒸汽管道输送到常规岛，推动汽轮发电机发电，这样可以保证二回路是完全没有放射性的。而一回路水会在蒸汽发生器内被冷却，再用主泵将这些降温后的水重新泵入堆芯。
这时估计有网友会抢先说了：那直接将蒸汽发生器产生的主蒸汽抽出来，输送到石化基地不就行了？这当然不行！
最明显的问题是一旦蒸汽发生器出现破管，一回路的放射性水就会泄露到二回路，主蒸汽中可能会携带放射性污染物，当然不能直接送到工厂里去了。所以会设置多级换热和隔离回路，利用核电二回路的主蒸汽再加热除盐水，将这些水再变成蒸汽，然后再供应给下游的蒸汽用户。
这时又出现了另外一个问题：由于压水堆的一回路和二回路是水-水换热，不像火电厂那样是直接煤烧出来的，所以二回路产生的主蒸汽是饱和蒸汽，温度、压力等参数不高，稍微一降温或降压，就会凝结成水。换句话说，就是蒸汽的“品质”不高。
用这种“低质量”的蒸汽再去加热除盐水来产生蒸汽，同样也会面临蒸汽参数不够高的问题。虽然利用预热、蒸发、过热等技术可以获得较高参数的过热蒸汽，但产量和品质还是会受到影响，要进一步提高压力和温度比较困难，限制了核能供汽的应用范围，导致有些需要高参数蒸汽的工厂无法使用。
那么有没有办法来解决这个难题呢？科学家们给出的解决方案就是“混合动力”！江苏徐圩项目一期工程就是这个思路。先用2台华龙一号压水堆的主蒸汽来加热除盐水，产生饱和蒸汽。此时蒸汽参数还比较低，是不太受石化工厂欢迎的。这个时候就轮到高温气冷堆出马了。
高温气冷堆的堆芯核燃料不是压水堆那样的金属包壳燃料棒，而是一个个燃料球，是将二氧化铀包裹在碳化硅中做成小颗粒，再分散到石墨球中制成的，耐高温性能特别好，安全性特别高。根据分析，即使高温气冷堆遭遇日本福岛核事故那样的极端情况，也不会出现核燃料熔化和放射性外泄的现象。
更重要的是高温气冷堆的一回路冷却剂不是水，而是氦气。由于不需要像压水堆那样使一回路保持液态，所以高温气冷堆的堆芯温度特别高，堆芯出口的氦气温度可达750℃，而且还可进一步提高到950℃甚至超过1000℃。这些高温高压的氦气理论上可以直接推动氦气轮机发电，热效率相当高。
但为了安全起见，我国的高温气冷堆仍然设置了蒸汽发生器，用一回路的高温氦气加热二回路的水，产生蒸汽。由于氦气温度极高，高温气冷堆产生的主蒸汽参数也非常高，压力可以达到13.9MPa，温度能达到571℃，已经可与火电机组媲美。
用如此高参数的蒸汽去加热华龙一号产生的饱和蒸汽，就能生产出优质的过热蒸汽，基本上是想要什么参数就能达到什么参数，完全能够满足石化生产需要。
这样就形成了华龙一号压水堆与高温气冷堆的强强联合。高温气冷堆虽然先进，但由于核燃料和主设备工艺复杂，现阶段的单位千瓦造价还比较高，如果只用来发电则竞争力不强。但如果与华龙一号压水堆配合用来供工业蒸汽，那就成了包打天下的绝活儿，经济性也就完全有保证了。
这时其实还有一个问题要解决，那就是工业用户对蒸汽的需求量不是一成不变的，而且核能供汽项目对接的也不只一家工厂，所以蒸汽需求量可能经常变化。如果徐圩项目只用来生产工业蒸汽的话，需求少的时候就得降功率，这就造成了能力的浪费。好在这个核动力厂并不是只能产蒸汽，仍然保留了发电能力。
如果该项目完全用于发电的话，两台华龙一号机组单台发电功率能达到120万千瓦，1台高温气冷堆机组发电功率可达60万千瓦，加在一起有300万千瓦，相当可观了。
在正常情况下，机组有一半的出力用于生产工业蒸汽，每小时能生产8164吨蒸汽。此时单台华龙一号的发电功率为73万千瓦，高温气冷堆的发电功率为19.4万千瓦，加在一起有165万千瓦以上，从发电上仍然可以获取大量收入。在运行过程中徐圩项目将“以热定电”，优先保证蒸汽的供应量，剩余的能力就用来发电。
综合来看，江苏徐圩核电项目一期工程建成投产后，每年可供应高品质工业蒸汽3250万吨，最大发电量超过115亿度，每年可减少燃用标准煤726万吨，减排二氧化碳1960万吨，能够有效缓解江苏省高耗能产业的减排脱碳压力。如果效益好，二期工程将再建2台华龙一号和1台高温气冷堆，蒸汽产量和发电能力加倍。“混合动力”形式的核能供汽，真的是一个好主意。
