#千万IP创科普# Heute in der Geschichte von Wissenschaft und Technik | 1992, 9.11. Das Kälteexperiment meines Landes mit einem Niedertemperatur-Kernheizreaktor war erfolgreich

Am 11. September 1992 wurde das Kälteexperiment des Niedertemperatur-Kernheizreaktors, ein zentrales nationales wissenschaftliches und technologisches Projekt während des „Achten Fünfjahresplans“, erfolgreich abgeschlossen. Das Projekt füllte die Lücke in der neuen Kernenergie-Kälte- und Klimatechnik meines Landes und ermöglichte die Nutzung der Kernenergie zur Kühlung im Sommer, zum Heizen im Winter und zur Kraft-Wärme-Kopplung mit einem Reaktor für mehrere Anwendungen. Damit wurde ein neuer Weg für die umfassende Nutzung der Kernenergie eröffnet.

●Neue Wege zur Nutzung der Kernenergie

Wie wir alle wissen, kann Kernenergie nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Wärme bereitstellen. Kernkraftwerke nutzen die von Kernreaktoren erzeugte Wärme, um Wasser in Dampf umzuwandeln, der wiederum Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. Der Kondensator der Dampfturbinenanlage führt die Abwärme des durch Elektrizität erzeugten Dampfes ab. Daher weisen selbst große Kernkraftwerke einen niedrigen thermischen Wirkungsgrad von knapp über 30 % auf und über 60 % der vom Reaktor erzeugten Energie werden nicht genutzt.

Vor diesem Hintergrund begannen Forscher, die Methode der Kraft-Wärme-Kopplung zu untersuchen. Dabei wird das aus Kernkraftwerken abgelassene Warmwasser zum Heizen, zur Meerwasserentsalzung usw. verwendet, wodurch der thermische Wirkungsgrad von Kernreaktoren auf über 50 % gesteigert werden konnte. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung ist die Heizung jedoch nur eine Form der Abwärmenutzung und kann den Bedarf an Heizungen im großen Maßstab nicht decken. Daher haben Wissenschaftler spezielle Kernreaktoren für die Heizung entwickelt.

Die Kernenergieheizung kann je nach Heiztemperatur in Hochtemperatur-Kernheizung, Mitteltemperatur-Kernheizung und Niedertemperatur-Kernheizung unterteilt werden.

Die von Hochtemperatur-Kernreaktoren bereitgestellte Wärmequelle hat eine hohe Temperatur, im Allgemeinen über 300 °C, manchmal sogar bis zu 1000 °C. Es wird hauptsächlich für die industrielle Beheizung, beispielsweise in der Schmelz- und Chemieindustrie, verwendet.

Die Heiztemperatur von Mitteltemperatur-Kernheizreaktoren liegt zwischen 150 °C und 300 °C und sie werden hauptsächlich in Industriezweigen wie der Textil-, Papier- und Pharmaindustrie eingesetzt. Allerdings ist die Nutzung der Kernenergie zum Heizen in diesem Temperaturbereich mit zahlreichen technischen Problemen verbunden und wirtschaftlich nicht rentabel. Daher können Mitteltemperatur-Kernheizreaktoren nicht innerhalb kurzer Zeit in großem Umfang eingesetzt werden.

Die Heiztemperatur des Niedertemperatur-Kernheizreaktors liegt unter 150°C. Nach aktueller Sachlage weist dieser Temperaturbereich, sei es in der industriellen Produktion oder im Alltag, die meisten Nutzer und den größten Verbrauch auf und macht etwa die Hälfte des gesamten Wärmeverbrauchs aus. Daher sind seine Entwicklungsaussichten sehr attraktiv und machen ihn zu einem führenden Kernheizreaktor.

● Wurde zum weltweit führenden Anbieter von Kernheizungen

Bereits 1964 entwickelte eine Gruppe junger Lehrer und Studenten der Tsinghua-Universität mit einem Durchschnittsalter von nur 23,5 Jahren den ersten abgeschirmten Testreaktor an den Universitäten meines Landes. Dabei zeugten sie von Eigenständigkeit, harter Arbeit, Mut zum Denken und Handeln und der Furchtlosigkeit, Opfer zu bringen. Im Jahr 1981 begann das Kernforschungsinstitut Tsinghua unter der Leitung des Atomenergiewissenschaftlers und Akademiemitglieds Wang Dazhong mit der Forschung zur Niedertemperatur-Kernheizung und führte im Winter 1983 erfolgreich den ersten Betriebstest einer Reaktorabwärmeheizung im Land durch.

Ende 1983 führte das Institut eine technische Umgestaltung des abgeschirmten Testreaktors durch und startete den ersten Niedertemperatur-Kernheizungstest meines Landes. Dabei wurden drei Gebäude mit einer Gesamtfläche von 15.000 Quadratmetern erfolgreich beheizt und wichtige Daten zu Sicherheits- und Betriebseigenschaften gewonnen. Im Jahr 1984 genehmigte die damalige staatliche Kommission für Wissenschaft und Technologie den Bau eines 5-Megawatt-Testreaktors zur Kernheizung am Tsinghua-Institut für Kernenergie.

Seit 1986 ist die Niedertemperatur-Kernheizung offiziell als nationales wissenschaftliches und technologisches Projekt gelistet und steht unter der Leitung des Tsinghua Nuclear Energy Institute, das umfassende Forschung und Entwicklung im Bereich der Niedertemperatur-Kernheizungsreaktoren betreibt. Im März 1986 begann offiziell der Bau eines 5-Megawatt-Niedertemperatur-Kernheizreaktors neben dem abgeschirmten Testreaktor auf Basis 200.

Am 11. November 1989 wurde der 5-Megawatt-Niedertemperatur-Kernheizreaktor offiziell in Betrieb genommen. Am 19. Dezember wurde ein 72-stündiger Dauerbetriebstest bei voller Leistung erfolgreich abgeschlossen. Anschließend wurde im September 1991 der 5-Megawatt-Niedertemperatur-Kernheizreaktor erfolgreich in den Kraft-Wärme-Kopplungsbetrieb überführt.

Am 11. September 1992 wurde das Experiment mit dem Kühlsystem des Niedertemperatur-Kernheizreaktors, einem wichtigen wissenschaftlichen und technologischen Projekt meines Landes, erfolgreich abgeschlossen. Dieses System verwendet die derzeit international fortschrittliche Lithiumbromid-Absorptionskältetechnik und nutzt einen Niedertemperatur-Heizreaktor als Wärmequelle. Dadurch werden Strom und ölbefeuerte Kohle ersetzt, um eine großflächige Klimatisierung und Kühlung zu erreichen. Bei Sommerwetter mit Temperaturen über 30 °C kann die Innentemperatur bei etwa 20 °C gehalten werden. Gleichzeitig können vorhandene Heizungsrohre genutzt werden, ohne dass zusätzliche Kosten für den Rohrleitungsbau anfallen. Dadurch wird die Nutzung der Kernenergie zum Heizen im Winter und zum Kühlen im Sommer ermöglicht, was einen neuen Weg für die umfassende Nutzung der Kernenergie zum Heizen eröffnet. Bei dem Reaktor handelt es sich um den weltweit ersten in Betrieb genommenen integrierten Naturumlauf-Rohrbündelreaktor und zugleich um den weltweit ersten Reaktor, der einen neuen Typ hydraulisch angetriebener Steuerstäbe verwendet. Durch seinen erfolgreichen Betrieb konnte mein Land eine weltweit führende Rolle auf dem Gebiet der Niedertemperatur-Kernheizung übernehmen.

● Breite Entwicklungsperspektiven für die Zukunft

In unserem Land liegen mehr als die Hälfte der Städte in den Regionen der „Drei Norden“ (Nordosten, Nordchina und Nordwestchina). Da die städtische Baufläche in diesen Gebieten zunimmt, müssen auch die Wärmequellen zum Heizen erweitert werden. In den letzten Jahren hat die städtische Bautätigkeit im Norden ein erstaunliches Tempo angenommen. Allein in den frühen 1990er Jahren wuchs die städtische Baufläche um 1,3 Milliarden Quadratmeter. Dies erforderte eine entsprechende Erhöhung der Heizleistung um mindestens 50 Millionen Kilowatt, was wiederum einen Anstieg des Kohleverbrauchs um mehr als 50 Millionen Tonnen pro Jahr bedeuten würde. Auf lange Sicht wird die Heizenergie eine sehr große Zahl sein. Die städtische Wärmeenergie meines Landes basiert hauptsächlich auf Kohle, wodurch nicht nur wertvolle chemische Rohstoffe verschwendet werden, sondern auch die Schadstoffe, die durch die Verbrennung von Kohle in städtischen Gebieten freigesetzt werden, konzentriert werden, was zu einer sehr schlechten städtischen Umwelt führt.

Peking, Xi'an und Shenyang zählen zu den Städten mit der höchsten Luftverschmutzung weltweit. Wenn Kohle auch in Zukunft die Hauptwärmequelle bleibt und die Städte stark wachsen, wird die dadurch verursachte Umweltverschmutzung ein unerträgliches Ausmaß erreichen. Angesichts der derzeitigen Produktionskapazität meines Landes für Kernbrennstoffe und der relativ ausgereiften Kernreaktortechnologie ist die Entwicklung und der Bau von Niedertemperatur- und Niederdruck-Kernheizreaktoren ein Ansatz, der den nationalen Bedingungen meines Landes entspricht und wirtschaftlich und technisch machbar ist.

Experten gehen davon aus, dass die radioaktiven Emissionen von Niedertemperatur-Kernreaktoren sehr gering sind. Am Beispiel des 5-Megawatt-Niedertemperatur-Kernheizreaktors der Tsinghua-Universität lässt sich feststellen, dass die Schäden, die dem menschlichen Körper durch die von ihm in die Atmosphäre abgegebene Radioaktivität entstehen, nur mit den Schäden vergleichbar sind, die dem Körper durch das Rauchen einer Zigarette im Jahr entstehen. Da es fortschrittliche Technologien wie Integration, Selbstdruckstabilisierung, natürliche Zirkulation mit voller Leistung, neue hydraulische Steuerstabübertragung, passive Abwärmeabfuhr, doppelte Druckschale usw. verwendet, verfügt es über eine inhärente Sicherheit und kann in Stadtnähe gebaut werden.

Niedertemperatur-Kernreaktoren bieten gute wirtschaftliche, soziale und ökologische Vorteile und sind eine sichere, saubere und wirtschaftliche Wärmequelle im großen Maßstab. Niedertemperatur-Kernheizreaktoren können künftig nicht nur Kohle durch Atomkraft ersetzen, den Transportdruck verringern und die städtische Umwelt verbessern, sondern auch Industrie- und Bergbauunternehmen mit Niedertemperatur-Industriegas versorgen, Niedertemperatur-Kernstromerzeugung und Niedertemperatur-Kernkühlung ermöglichen und bieten darüber hinaus breite Entwicklungsperspektiven in vielen Bereichen, beispielsweise bei der Meerwasserentsalzung und der Strahlenbehandlung.

Ausführlich aus "Scientific Inquiry", People's Daily Online