核能＋海水淡化，会成为水的未来吗？

 

据世界核协会称，核能已被用于海水淡化，且有更大用途潜力。Lienhard教授在悉尼举行的国际海水淡化协会世界大会上甚至提出了关于核聚变能源之大胆创新计划。模块化、分散式核能海水淡化厂会成为水的未来吗？让我们听听专家的预测。    

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解决水资源短缺问题

随着世界人口持续增长和全球气候变暖，水资源短缺问题正威胁着全球成百上千万人。据联合国数据，2025年世界一半人口将生活在缺水地区。

解决水资源短缺问题刻不容缓。海水淡化是供水解决方案之一，经过几十年缓慢发展，全球越来越多的地区应用海水淡化生产饮用水。据国际海水淡化协会(IDA)数据，目前全球有超过2.2万个海水淡化厂，总合同容量超过1亿m3/d。

技术创新降低了海水淡化过程能耗，但以往看来，其能耗高于其它水源的问题仍然存在。核能可以进一步降低能耗吗？

麻省理工学院安利捷教授兼安利捷水和食品系统实验室(J-WAFS)创始主任 John H. Lienhard V 教授在三年一度的IDA世界大会期间提出了一项大胆创新计划——为未来水务创建模块化、分散式核能海水淡化厂。

“核电有望解决当前气候危机，因为它在不向大气释放碳的情况下产生能量并具备生产淡水的潜力，这是我们力求实现的重要目标”，他说道。

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什么是核能海水淡化？

核能海水淡化使用核反应堆供能发电，然后用于海水淡化。核能海水淡化厂可以大量生产淡水，对缺水地区而言，这是可靠且可持续的解决方案。

核能海水淡化的一大优点是它比传统海水淡化更为经济。传统海水淡化通常依赖于化石燃料，但核能海水淡化不会产生任何温室气体。此外，核电站具有高容量系数，这意味着它们可以连续产生能量，使海水淡化厂电力来源稳定可靠。

核能海水淡化另一优点是比传统海水淡化生产成本低。虽然核电站初始建设成本高昂，但长期运营成本远低于其它海水淡化方法。相较其它发电厂，核电站不仅使用寿命长达60年，并且其维护需求最小。

随着技术进步，核能海水淡化正变得愈加高效、安全。相比过去的核反应堆，现代核电站具有许多安全功能，包括自动关闭系统、多备用发电机和安全壳建筑等。此外，核废料也可以在核反应堆中回收再利用。

Lienhard教授表示，核聚变能源等新技术将彻底改变能源和水的生产方式，或将是未来可持续海水淡化的最终答案。使用核聚变动力反应堆进行海水淡化具有许多优点：核聚变发电厂可建设在人口密集地区，并可在不适用核裂变能源的地区使用。

“核聚变能合并氢同位素氘形成氦气，释放出大量能量而不产生放射性废物”，Lienhard教授说，“这项技术面临挑战，但如今的高温超导使得稳定等离子体成为可能。预计2030年初，核聚变发电可以实现。我非常乐观地认为，核聚变技术是一项振奋人心的发展——提供清洁能源和水，而不会产生任何废物”。

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小型模块化反应堆和海水淡化

国际海水淡化咨询协会有限责任公司总裁兼首席执行官Leon Awerbuch在接受水技术在线采访时表示，虽然核聚变能源海水淡化令人兴奋，但他认为其完全实现尚需时日，相反，用于海水淡化的小型模块化反应堆(SMR)可能比核聚变能源更贴近现实。

SMR比传统核动力反应堆小，产生电力约为传统核动力反应堆三分之一，利用核裂变产生热量。SMR可使用预制机组建造，比传统核电站更经济，建设速度更快。

SMR可用于不适合大型核电站的地区，可为农村地区提供低碳电力。微反应堆是SMR的子设备，设计用来产生微量电力，使其更适于缺乏可靠能源的地区，还可以用作紧急情况下的备用电源，或取代以柴油为燃料的发电机。

“如果核聚变能够大规模部署，它将提供一种能源——没有化石燃料燃烧造成的污染和温室气体，以及当前核电站铀裂变产能所产生半衰期长的危险放射性废物。但核聚变广泛应用还需时日”。Leon Awerbuch说，“核聚变发电将为子孙后代提供几乎取之不尽用之不竭的新能源前景，但它也带来了迄今为止尚未解决的技术挑战，关键是要实现核聚变等离子体热量释放速率大于等离子体能量注入速率。但我肯定，使用混合海水反渗透技术(SWRO)和多效蒸发技术(MED)成熟的SMR将很快在核能海水淡化中实践并应用”。

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利用核能为海水淡化供能

核能海水淡化已被证实是哈萨克斯坦、印度和日本等国的可行解决方案。虽然人们担忧核电对环境的影响，但该技术正变得越来越安全和高效。

就成本而言，核能海水淡化与化石燃料工厂相当，参考成本为0.7~0.9美元/m3。其中，一种技术路线是使用动力堆满足高电网负荷需求，多余的电力用于反渗透(RO)海水淡化动力泵。

哈萨克斯坦的BN-350快反应堆，其电功率高达135 MWe，同时产生8万m3/d饮用水。热电联产厂设计热功率为1000 MWt，但运行功率高达750 MWt。日本有10个海水淡化设施，产能约1.4万m3/d饮用水，与用于发电的压水反应堆(PWRs)相连。

韩国也有与压水堆相关的多效蒸发技术(MED)工厂。

印度自1970年代以来一直从事海水淡化研究，2002年在Kalpakkam马德拉斯核电站建立了一个混合核能海水淡化示范项目。该项目包括 1800 m3/d容量反渗透(RO)装置、4500 m3/d多级闪蒸(MSF)工厂和驳船式反渗透装置。作为使用混合MSF-RO技术规模最大的核能海水淡化厂，它也存在4 MWe的电力损耗。

虽然核能海水淡化大规模商用很大程度上受制于经济因素，但现代核电厂技术进步和安全特点为高效且可持续海水淡化提供了广阔的前景。此外，核废料可以在反应堆中回收和再利用，令其可持续性有所增加。

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