喝著可口可樂的時(shí)候，總是想到印度——缺水的印度在賣水。因?yàn)槿彼《鹊谝粋€(gè)嘗試核能海水淡化樣板工廠。中國實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的時(shí)候，筆者總感覺國人忘記一件極其重要的事情，直到西南大旱方才茅塞頓開，假設(shè)工廠遷徙內(nèi)地，黃河、長江等河流上游便會(huì)大量消耗用水，因此，下游就要出大問題了。
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http://blog.sina.com.cn/s/blog_60f2861d0100hlib.html
最近在讀特斯拉的書籍，這位瘋狂的科學(xué)家有個(gè)夢想，把海水弄到沙漠里去。特斯拉的另外一個(gè)夢想是電力的無線傳輸，以及電力的廉價(jià)獲取（筆者認(rèn)為，這種愿景極其可能，比如在月球建設(shè)核電廠，然后無線傳輸?shù)降厍蛏蟻恚侔押Ｋ斔偷剿死敻缮衬腥ィ?/p>
這不是什么大膽設(shè)想，如果風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電可以作為新能源考量的話，那么核能海水淡化項(xiàng)目就刻不容緩。難道讓下一代人住在廢都里嗎？
2010-中國西南大旱
全球水資源可用量
地球表面3/4為水覆蓋，估計(jì)總量為1.3 x 10（18次方）立方米，不過其中97.5%為海水，含鹽不適于人類飲用。剩下2.5%，又有一大部分為極地冰和冰川，最終只有不到1%的水能為人類使用。估計(jì)人類可利用的淡水資源為9 x 10（12次方）立方米，而另外3.5 x 10（12次方）立方米為水庫儲(chǔ)存。這一小部分水資源，竟然支持了現(xiàn)在地球上的所有生命。
下表顯示，世界淡水年消耗量約為可利用水資源的1/3。
不過，這些水資源并非“公平”地分配在這個(gè)星球上，下圖為水資源緊張程度：
可供參考的美國當(dāng)?shù)靥岢鋈N解決此類問題的辦法
1.美國德州國會(huì)議員Jim Wright在1960年代出版過一本書，其中提到過“北美水資源與能源聯(lián)盟”（North American Water and Power Alliance）。強(qiáng)調(diào)對既有淡水資源的更好管理。
Jim Wright, The Coming Water Famine (New York: Coward McCann, 1966)
http://en.wikipedia.org/wiki/North_American_Water_and_Power_Alliance
也即科學(xué)化的水利工程管理。類比中國，可以將南水北調(diào)、淡水循環(huán)利用概括進(jìn)去。
2.在人口密集氣候干燥的地區(qū)植樹造林，植物蒸汽會(huì)通過更好的雨型循環(huán)淡水。而這又是淡水資源管理工程附帶的結(jié)果（也即，含在第一項(xiàng)水利工程內(nèi)）。
3.長久來看，核能技術(shù)將提供無限的淡水供應(yīng)，只要能夠降低海水大規(guī)模淡化的成本，并有助于廢水排向大海之間循環(huán)利用多次。如果有了這種技術(shù)，撒哈拉沙漠將會(huì)變?yōu)楦挥锌删幼〉牡貐^(qū)，還有亞洲的隔壁沙漠。
當(dāng)今的海水淡化技術(shù)
多段急驟（Multistage Flash：MSF）：69%
逆反滲透（Reverse Osmosis：RO）：23%
綜合效果蒸餾（Multi-Effect Distillation：MED）：3%
電滲析（Electrodialysis：ED）：2%
其它方法：3%
中國的核能海水淡化規(guī)劃，包括耦合自主開發(fā)的核熱反應(yīng)堆，以及綜合效果蒸餾法的海水淡化工廠。第一個(gè)5兆瓦熱的熱反應(yīng)堆自1989年開始運(yùn)行。3500立方米/日的MED工廠耦合到汕頭5兆瓦熱的熱反應(yīng)堆上。已經(jīng)批準(zhǔn)在中國北方建設(shè)200兆瓦熱輸出的熱反應(yīng)堆樣板項(xiàng)目。商業(yè)化的核能海水淡化工廠，基于耦合200兆瓦熱的熱核反應(yīng)堆以及150000立方米/日MED工廠，計(jì)劃本世紀(jì)末建于大連（上述資料現(xiàn)在應(yīng)該不太準(zhǔn)確了）。
本世紀(jì)末，能源生產(chǎn)新領(lǐng)域?qū)⑹呛四茉础?990年代末再往后發(fā)展，常規(guī)裂變、裂變增殖、裂變?nèi)酆弦约叭酆戏磻?yīng)堆能源，將作為一種主要的新能源加入世界電網(wǎng)系統(tǒng)，而核能源生產(chǎn)的廢熱可以作為工業(yè)處理應(yīng)用的主要能量來源，比如海水淡化，以及核電站附近的相關(guān)應(yīng)用。
使用核能源最為有效的方法是開發(fā)核能綜合企業(yè)。
核能綜合企業(yè)是農(nóng)業(yè)與工業(yè)復(fù)合型城市，圍繞在核能工廠附近，各自處于0.5千兆瓦-1.5千兆瓦的范圍（按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)）。為了節(jié)省分配成本，開發(fā)生成的廢熱，輸出的工業(yè)用戶圍繞在工廠四周，創(chuàng)建新型的“干凈”工業(yè)（與就業(yè)）中心。隨著日益重要的“干凈水源”問題，復(fù)制加州帝王谷可能性的增加，海水淡化與其它水凈化對廢熱的開發(fā)利用，使得核能綜合企業(yè)在農(nóng)業(yè)與干凈水需求之間扮演重要角色。
*加粗為中國可以重點(diǎn)合作的國家，加拿大與澳大利亞華人，應(yīng)該重點(diǎn)考量該國的豐富鈾礦商業(yè)機(jī)會(huì)。尼日爾前段時(shí)間政變，與鈾相關(guān)。
海水淡化的可能
使用充足的海水資源生產(chǎn)淡水，供應(yīng)市鎮(zhèn)，這需要能源，很多國家把核電廠當(dāng)作一個(gè)機(jī)會(huì)。比如印度，就用核電廠的設(shè)施搞了一個(gè)海水淡化系統(tǒng)。
淡化技術(shù)——也即海水脫鹽——這并不新鮮。在過去50年的時(shí)間里，這種用法逐漸增長，特別是在中東與北非，那里淡水非常稀缺。這種海水淡化設(shè)施為能源密集型系統(tǒng)，過去從常規(guī)化石燃料電廠取得能源供應(yīng)。考慮到環(huán)境的緣故，必須要尋找其它干凈能源。
核能與淡化功能耦合工廠的技術(shù)，日本和哈薩克斯坦已經(jīng)在用，在那里，從1970年代就開始商業(yè)運(yùn)營。印度也在尋求國內(nèi)及國際經(jīng)驗(yàn)合作的擴(kuò)張基礎(chǔ)，在卡爾巴卡姆（Kalpakkam）建了一個(gè)示范工廠，位于印度東南部。其它考慮核能海水淡化的國家還有南韓、俄羅斯、巴基斯坦、伊朗、埃及、沙特阿拉伯、印度尼西亞、摩洛哥、突尼斯、阿根廷、加拿大，還有中國。
核能海水淡化前景
明天的核能工廠的設(shè)計(jì)師，可以制造一種雙重用途的反應(yīng)堆——既能產(chǎn)生電，又能低成本地將海水轉(zhuǎn)化成可以飲用的淡水。這種雙功能的生產(chǎn)系統(tǒng)，就叫“核動(dòng)力淡化裝置”。
國家的經(jīng)濟(jì)狀況，決定著海水淡化的未來，通過先進(jìn)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，可以降低海水轉(zhuǎn)化成淡水的成本。發(fā)展中國家面臨越來越嚴(yán)重的水資源危機(jī)，這點(diǎn)比較吸引人。
2002年10月16-18日，在摩洛哥召開了一次核能海水淡化國際研討會(huì)，有35個(gè)國家的專家列席，討論主題就有核能工廠。與會(huì)者聽說，先進(jìn)的高溫氣冷式反應(yīng)堆設(shè)計(jì)比較有競爭力，也很安全干凈，是傳統(tǒng)化石能源工廠的有力替代選擇，還能生成電力，與海水淡化設(shè)施耦合，可以生成淡水，成本大約是，2立方米1美元。
印度幫助建了一個(gè)示范海水淡化工廠，上面說了，位于印度東南部的卡爾巴卡姆，2003年3月運(yùn)行。關(guān)于成本效率還沒有做出評定，它用的是舊式的重水反應(yīng)堆。不過。總算提供了一個(gè)機(jī)會(huì)來研究，尋求解決印度東南部缺水的解決方案。
過去，核能設(shè)計(jì)師并沒過多考慮這些要求，不過情況正在變化，可以開發(fā)一些中小型的核反應(yīng)堆，適應(yīng)這種要求。
發(fā)展中的海水淡化項(xiàng)目
可再生淡水資源的數(shù)量約為40,000立方千米，其中只有5%可取回，5%能使用。而且，水資源并非按地理與季節(jié)均衡分布。
現(xiàn)在愈加明晰的是，使用適當(dāng)技術(shù)，包括核能與相關(guān)技術(shù)，可以用來發(fā)展可持續(xù)的淡水資源，其中最特別的方法便是海水淡化，在這方面的技術(shù)越來越發(fā)達(dá)。而這些工廠的能源，可以是蒸汽，也可以是電力。常規(guī)化石能源也可以使用，不過對環(huán)境污染太嚴(yán)重。
使用核能進(jìn)行海水淡化，越來越為人所吸引，因?yàn)?STRONG>海水淡化是能源密集型的處理進(jìn)程。而且，核電廠產(chǎn)生的廢熱，也可以用在海水淡化設(shè)施中。哈薩克斯坦阿克套（Aktau）的一個(gè)鈉冷卻核電廠（BN-350）便是一個(gè)成功例子，這已經(jīng)證明了技術(shù)的可行性，以及這種熱電聯(lián)產(chǎn)核反應(yīng)堆的安全可靠性。更小規(guī)模的例子，壓水反應(yīng)堆連接的十來個(gè)海水淡化設(shè)施，在日本也運(yùn)行成功。更大規(guī)模的核能海水淡化商業(yè)應(yīng)用，主要看替代能源供應(yīng)選擇的經(jīng)濟(jì)競爭性了，不用說，既缺水又缺能源的國家太多了。
國際原子能組織在這方面聚集了不同國家的專家，學(xué)習(xí)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評估以及其它核能海水淡化的要素（如果是耦合型的工廠，也即既生產(chǎn)電力又淡化海水，肯定要考慮到經(jīng)濟(jì)因素）。其它活動(dòng)還有，一些技術(shù)文本的出版，比如《核能海水淡化的可選確認(rèn)規(guī)劃》（Options Identification Programme for Demonstration of Nuclear Desalination (TECDOC-898)），1997年還召開了相關(guān)研討會(huì)。調(diào)查結(jié)果激發(fā)了各成員國評估計(jì)劃及啟動(dòng)核能海水淡化項(xiàng)目的動(dòng)力。
所有核反應(yīng)堆都可以提供淡化過程所需要的能量，能否應(yīng)用主要看時(shí)間表而定。來自核工廠的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)用于地方上的供熱系統(tǒng)，這方面已經(jīng)有了技術(shù)文本。核電廠直接相關(guān)的安全、管理與環(huán)境因素，在海水淡化與核電耦合設(shè)施中，都要進(jìn)行考量。既有的國際安全標(biāo)準(zhǔn)與指導(dǎo)，看起來好像能適合這類淡化工廠。
國際原子能組織聯(lián)合研究項(xiàng)目“核反應(yīng)堆與淡化系統(tǒng)耦合優(yōu)化”，1998年從9個(gè)國家開始啟動(dòng)。工作包括，評價(jià)淡化系統(tǒng)耦合的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，耦合優(yōu)化，性能改進(jìn)，以及核能淡化系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)。
另外還有個(gè)軟體項(xiàng)目名為“淡化經(jīng)濟(jì)評估程序”，英文簡寫DEEP。可以輸出動(dòng)態(tài)表單選項(xiàng)的水電、成本要素、能量消耗分類的平準(zhǔn)價(jià)格成本。通過調(diào)節(jié)輸入數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)電量、熱電循環(huán)參數(shù)與成本等，以此模仿特定電廠。
在日本和哈薩克斯坦運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)上，預(yù)計(jì)會(huì)有新的國家加入，比如南朝鮮，已經(jīng)開始設(shè)計(jì)工業(yè)廢熱核電淡化工廠，使用330兆瓦熱的反應(yīng)堆，名為SMART。俄羅斯也利用一系列的船裝設(shè)備KLT-40C著手核能海水淡化項(xiàng)目。印度好像一路領(lǐng)先，將淡化設(shè)施耦合到既有170兆瓦熱加壓重水反應(yīng)堆上（PHWRs），建了一個(gè)樣板工廠。地址位于印度金奈市南邊的卡爾巴卡姆。
1999年，國際原子能組織啟動(dòng)過一個(gè)地區(qū)技術(shù)合作項(xiàng)目，“整合核能與淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，激發(fā)技術(shù)持有者與潛在最終用戶的合作。印度尼西亞、突尼斯、巴基斯坦、伊朗在這個(gè)框架下，考慮到當(dāng)?shù)貤l件，有著特別的技術(shù)幫助需求。其它缺水的國家亦是有此想法。
可能的技術(shù)供應(yīng)方有南朝鮮、俄羅斯、阿根廷、加拿大、法國以及中國。
摩洛哥在1998年連帶中國進(jìn)行項(xiàng)目之前的研究，使用10兆瓦熱的供熱反應(yīng)堆，一天能夠產(chǎn)生8000立方米的飲用水，這是位于Tan-Tan經(jīng)過綜合效果淡化處理技術(shù)完成的結(jié)果。埃及在1999年進(jìn)行了廢熱發(fā)電與生產(chǎn)飲用水的可行性研究，預(yù)計(jì)地點(diǎn)是地中海沿岸的El-Dabaa。
印度有樣板項(xiàng)目。巴巴原子研究中心（Bhabba Atomic Research Centre：BARC）從1970年代就開始從事海水淡化研究工作了，開發(fā)出多段急驟（Multi-stage flash:MSF）與逆反滲透（Reverse Osmosis）技術(shù)。為了獲取效益，BARC打算建設(shè)混合型的MSF-RO淡化樣板工廠，耦合到170兆瓦熱的PHWR設(shè)備中，運(yùn)行于卡爾巴卡姆的馬德拉斯核電廠。
核能海水淡化工廠項(xiàng)目，包括一個(gè)MSF工廠，每日容量為4500立方米，還有RO工廠，容量為每天1800立方米。合在一起，可以提供充足的淡化水，既能滿足核電廠的水處理需求，又能滿足周圍居民的飲水需求。
樣板工廠的目標(biāo)是：
1.建立自主的海水淡化工廠設(shè)計(jì)、制造、安裝與操作的能力。
2.為更大規(guī)模的核能淡化工廠生成必要的設(shè)計(jì)輸入與優(yōu)化處理參數(shù)。
3.作為國際原子能組織成員國的樣板項(xiàng)目，如果他們感興趣參與的話。
卡爾巴卡姆的項(xiàng)目開始于1998年，已經(jīng)準(zhǔn)備了初步安全分析報(bào)告與初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)報(bào)告。主要器材正在分段采購或制造。MSF與RO工廠的土建工程也在進(jìn)行當(dāng)中，還有管理問題，也在接近完成當(dāng)中。正在驗(yàn)證初步安全分析報(bào)告，而最終安全分析報(bào)告也在準(zhǔn)備提交之中。
2002年左右安裝時(shí)大部分器材到位，試運(yùn)行2002年底設(shè)計(jì)完成。完成試行交接之后，該項(xiàng)目會(huì)對國際原子能成員國感興趣的成員開放。分享相關(guān)管理信息。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，容量1000萬加侖的標(biāo)準(zhǔn)工廠能在2005年完成。該工廠既會(huì)用MSF也會(huì)用RO技術(shù)處理。
經(jīng)驗(yàn)分享。對于大規(guī)模的核能海水淡化工程，主要取決于經(jīng)濟(jì)競爭力。哈薩克斯坦與日本的操作經(jīng)驗(yàn)，并不足以證明在很多發(fā)展中國家考慮核能淡化的經(jīng)濟(jì)可行性。
印度的海水淡化項(xiàng)目，如果試運(yùn)行成功，則會(huì)加大人們對于核能海水淡化的信心。重要的是，該項(xiàng)目的操作與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，也會(huì)與其它感興趣的國家分享。
印度核能海水淡化項(xiàng)目簡介：
該工廠與核電廠耦合，170兆瓦電力的加壓重水反應(yīng)堆。流程圖表示：
1.高壓渦輪機(jī)
2.水分離器/回?zé)崞?/p>
3.低壓渦輪機(jī)
4.電廠冷凝器
5.水減速冷凝循環(huán)
6.海水冷凝循環(huán)
7.發(fā)生器
8.多段急驟（MSF）工廠化工預(yù)處理部分
9.MSF工廠鹽水加熱器
10.MSF工廠熱恢復(fù)部分
11.MSF工廠熱排斥部分
12.逆反滲透（RO）工廠
13.RO工廠能量恢復(fù)渦輪機(jī)
14.中間熱交換
15.產(chǎn)品儲(chǔ)存槽
16.……
有份核能海水淡化的技術(shù)手冊，PDF版本，可供參考：
http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TRS400_scr.pdf
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