[비즈한국] 核反應堆的作用正在從發電擴充套件到供應工業流程所需的熱量。最近，中國啟動了將全球首個第四代核反應堆——高溫氣冷堆（HTGR）與大型工業園區相結合的專案，在石油化工、鋼鐵等能源密集型產業的脫碳競爭中佔據了領先地位。相比之下，韓國目前尚處於政企合作階段，亟需奮起直追。
中國開建全球首個工業用高溫氣冷堆
1月16日，中國核工業集團（CNNC）在江蘇省連雲港市開始了“徐圩核能供熱發電廠”的混凝土澆築作業。該專案採用了混合模式，將中國自主設計的第三代壓水堆“華龍一號”2臺機組與第四代高溫氣冷堆1臺機組相結合。這將成為全球首個將壓水堆與高溫氣冷堆相結合的核電站，也是第四代核反應堆技術的首個工業商業化應用案例。
該專案的核心在於將核電站產生的熱量直接轉化為工業蒸汽，供應給附近的徐圩石化園區。其原理是利用“華龍一號”產生的熱量製造一次蒸汽，再由高溫氣冷堆進行二次加熱，從而生產700度以上的超高溫蒸汽。專案建成後，預計每年將同時生產3250萬噸工業蒸汽和115億千瓦時以上的電力。據中國核工業集團披露，這相當於每年減少726萬噸煤炭消耗，抑制1960萬噸二氧化碳排放。
石化與鋼鐵行業的新熱源
高溫氣冷堆是一種使用氦氣作為冷卻劑、石墨作為減速劑的下一代核反應堆。石油化工和鋼鐵行業在製造過程中需要消耗巨大的熱能。然而，現有的核反應堆由於可生產的蒸汽溫度較低，應用受到限制。高溫氣冷堆能夠產生700度至最高950度的超高溫熱量，作為工業熱源的價值極高。
在石油化工領域，這種熱量主要應用於石腦油裂解工藝（NCC）。裂解石腦油以獲取乙烯、丙烯等產品需要800度以上的高溫，如果由高溫氣冷堆提供熱源，可以從源頭上消除工藝過程中產生的碳排放。1月28日，在麗水商工會議所由共同民主黨議員朱哲賢主辦的“為振興石化產業的高溫氣冷堆應用方案座談會”上，樂天化學011170常務理事樸仁哲表示：“目前能源成本已佔銷售額的約20%。”石化行業期待，如果能用高溫氣冷堆替代現有的熱源，不僅能降低碳排放，還能提升工藝的經濟性。
在鋼鐵行業中，其應用價值也很高。被視為碳中和核心的“氫氣還原鍊鐵（HyREX）”使用氫氣而非動力煤作為還原劑。在此過程中，氫氣與鐵礦石發生反應需要保持800度以上的高溫狀態，而在透過熱化學分解水來生產大量清潔氫氣的過程中，高溫氣冷堆的熱量也是必不可少的。
浦項工程建設（POSCO E&C）方面表示：“綜合考慮國內可再生能源的擴大條件及海外氫能引入的可能性，我們認為採用核電並行戰略是現實的替代方案。高溫氣冷堆能同時利用750度以上的高溫熱量和無碳電力，被評價為可應用於高溫電解制氫、氨裂解等穩定生產清潔氫氣的有效技術。”
高溫氣冷堆之所以能建設在工業園區附近，是因為其安全性遠超前幾代核反應堆。高溫氣冷堆使用的包覆顆粒核燃料“TRISO”採用三層陶瓷塗層，即使在1600度以上的極端情況下，也能完美鎖定放射性物質。
此外，作為冷卻劑的氦氣是化學惰性氣體，不存在爆炸風險。即使發生事故導致冷卻功能喪失，得益於石墨減速劑的高熱容量，溫度上升也非常緩慢。即使演變成事故，無需額外的冷卻裝置或電源，僅靠熱輻射或空氣中的熱傳導即可自然冷卻，實際上不存在堆芯熔燬的風險。正因這種高安全性，它被評價為最適合建設在工業園區附近以直接供應熱量的核反應堆。
韓國尚有漫長路程
與中國進入商業化階段不同，韓國目前仍處於早期研究開發階段。韓國科學技術情報通訊部從2024年起，在韓國原子能研究院以及浦項工程建設、大宇建設047040、Smart Power、SK Eco Plant、樂天化學等民營企業的參與下，著手開發高溫氣冷堆。已從1月開始進行基本設計，計劃在透過可行性研究後，啟動示範堆的建設與運營。
樂天化學方面表示：“高溫氣冷堆目前尚處於研發初期階段，我們正在研討將其用於替代工藝熱源以減少碳排放。”
韓國的高溫氣冷堆開發目標是在2030年代中期實現示範與商業化。石化行業的一位相關人士表示：“中國已經開始建設，美國X-energy財團也已向陶氏化學工廠申請了高溫氣冷堆的安裝許可。韓國處於落後境地，必須加快速度。”