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    利用核能淡化海水
    日期:2016-10-18
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    本文導讀:

    世界的水資源短缺問題一直存在:占世界水資源7%和世界人口20%的中國對于嚴重干旱并不陌生;區域性干旱影響著美國西南部和中東地區;隨著赤道區域擴張造成亞熱帶地區日趨干旱和貧瘠,南澳大利亞也正在變得干旱,不僅影響著農業,也影響到飲用水。

      有關水的統計數據已經達到駭人的程度。據估計,1/5的世界人口沒有安全飲用水來源,而且隨著世界人口的增長,這一比例也將增長。超過10億人成為水資源缺乏的受害者,有30個國家1/3以上的水資源依靠從國外進口——這顯然會引起爭端和不穩定,并最終導致戰爭。

      目前的海水淡化技術有兩類:

      1.反滲透技術

      滲透描述了水在生態系統中細胞半透膜間的擴散過程。在反滲透技術中,通過電泵施加的高壓迫使海水流過人工膜,從而達到鹽類和水分離的作用。這一過程消耗大量電能——每生產1立方米的淡水,就要消耗3-6千瓦時電能。

      2.利用發電廢熱實現多效蒸餾和多級閃蒸。這一蒸餾過程需要70-130℃品位的熱量,每發25-200千瓦時的電能就可生產1立方米的水。同反滲透技術相比,這聽上去似乎沒有競爭力,但它只是一個涉及可利用熱能和電能(通常來自燃燒化石燃料)的問題。據報道,一種新的多效蒸餾技術(MED-MVC)生產1噸水只需10千瓦時電能所產生的廢熱,這同反滲透技術相比是有競爭力的。

      作為一種新技術,核能海水淡化利用核反應堆,在綜合性設備中將再生電能和海水淡化所用的熱能結合起來。核能海水淡化有兩項獨特的優勢:1.海水淡化耗費電能,而來自核反應堆的電能不會產生溫室氣體;2.由于石油和天然氣價格上漲,以核能淡化海水同以化石燃料能源淡化海水相比具有競爭力。

      按照慣例,核反應堆產生的大部分熱能都浪費了,將其用在海水淡化上將是最佳選擇。沿海小城市的小型和中型核反應堆也是海水淡化的好選擇,它們可使用熱電聯產中的渦輪產生的低壓蒸汽和最終冷卻系統產生的高溫海水。

      國際原子能機構(IAEA)已在多個國家進行了大量研究和數據匯編。在法國為突尼斯進行的一項研究中,將循環式燃氣輪機和4種核能利用方式進行對比,發現核能海水淡化的成本約為燃氣輪機的一半。

      綜合性核能海水淡化裝置的可行性已經得到了超過150反應堆年的實驗證實——這主要是在哈薩克斯坦、印度和日本開展的。目前,世界范圍內處于計劃階段的新設備還有50個,分布于韓國、俄羅斯、巴基斯坦、突尼斯、摩洛哥、埃及、阿爾及利亞、利比亞、伊朗、卡塔爾、約旦和阿根廷。這些設備在不同國家有不同的用途,例如日本將淡化后的海水用于冷卻反應堆。

      另一個利用熱電聯產的策略是使反應堆最大限度運行以滿足輸電網需要,但當需求降低時,將其中的一部分用于啟動反滲透技術海水淡化。

      根據國際原子能機構的說法,在中國,核能生產淡水同化石燃料生產淡水相比具有非常大的成本競爭力——約每立方米5.25元。中國計劃在2012年每天生產250萬立方米淡水。日本和中國在核能海水淡化方面有著最高的研發投入,將引領這一急速發展的未來市場。

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