喝著可口可樂的時候，總是想到印度——缺水的印度在賣水。因為缺水，印度第一個嘗試核能海水淡化樣板工廠。中國實施西部大開發戰略的時候，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，假設工廠遷徙內地，黃河、長江等河流上游便會大量消耗用水，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，這位瘋狂的科學家有個夢想，把海水弄到沙漠里去。特斯拉的另外一個夢想是電力的無線傳輸，以及電力的廉價獲取（筆者認為，這種愿景極其可能，比如在月球建設核電廠，然后無線傳輸到地球上來，再把海水淡化，輸送到塔克拉瑪干沙漠中去）。

這不是什么大膽設想，如果風力發電、太陽能發電、潮汐發電可以作為新能源考量的話，那么核能海水淡化項目就刻不容緩。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）立方米為水庫儲存。這一小部分水資源，竟然支持了現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”地分配在這個星球上，下圖為水資源緊張程度：

可供參考的美國當地提出三種解決此類問題的辦法

1.美國德州國會議員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盟”（North American Water and Power Alliance）。強調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

也即科學化的水利工程管理。類比中國，可以將南水北調、淡水循環利用概括進去。

2.在人口密集氣候干燥的地區植樹造林，植物蒸汽會通過更好的雨型循環淡水。而這又是淡水資源管理工程附帶的結果（也即，含在第一項水利工程內）。

3.長久來看，核能技術將提供無限的淡水供應，只要能夠降低海水大規模淡化的成本，并有助于廢水排向大海之間循環利用多次。如果有了這種技術，撒哈拉沙漠將會變為富有可居住的地區，還有亞洲的隔壁沙漠。

當今的海水淡化技術

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劃，包括耦合自主開發的核熱反應堆，以及綜合效果蒸餾法的海水淡化工廠。第一個5兆瓦熱的熱反應堆自1989年開始運行。3500立方米/日的MED工廠耦合到汕頭5兆瓦熱的熱反應堆上。已經批準在中國北方建設200兆瓦熱輸出的熱反應堆樣板項目。商業化的核能海水淡化工廠，基于耦合200兆瓦熱的熱核反應堆以及150000立方米/日MED工廠，計劃本世紀末建于大連（上述資料現在應該不太準確了）。

本世紀末，能源生產新領域將是核能源。1990年代末再往后發展，常規裂變、裂變增殖、裂變熔合以及熔合反應堆能源，將作為一種主要的新能源加入世界電網系統，而核能源生產的廢熱可以作為工業處理應用的主要能量來源，比如海水淡化，以及核電站附近的相關應用。

使用核能源最為有效的方法是開發核能綜合企業。

核能綜合企業是農業與工業復合型城市，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（按現在的標準）。為了節省分配成本，開發生成的廢熱，輸出的工業用戶圍繞在工廠四周，創建新型的“干凈”工業（與就業）中心。隨著日益重要的“干凈水源”問題，復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利用，使得核能綜合企業在農業與干凈水需求之間扮演重要角色。

*加粗為中國可以重點合作的國家，加拿大與澳大利亞華人，應該重點考量該國的豐富鈾礦商業機會。尼日爾前段時間政變，與鈾相關。

海水淡化的可能

使用充足的海水資源生產淡水，供應市鎮，這需要能源，很多國家把核電廠當作一個機會。比如印度，就用核電廠的設施搞了一個海水淡化系統。

淡化技術——也即海水脫鹽——這并不新鮮。在過去50年的時間里，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。這種海水淡化設施為能源密集型系統，過去從常規化石燃料電廠取得能源供應。考慮到環境的緣故，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，日本和哈薩克斯坦已經在用，在那里，從1970年代就開始商業運營。印度也在尋求國內及國際經驗合作的擴張基礎，在卡爾巴卡姆（Kalpakkam）建了一個示范工廠，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計師，可以制造一種雙重用途的反應堆——既能產生電，又能低成本地將海水轉化成可以飲用的淡水。這種雙功能的生產系統，就叫“核動力淡化裝置”。

國家的經濟狀況，決定著海水淡化的未來，通過先進的反應堆設計，可以降低海水轉化成淡水的成本。發展中國家面臨越來越嚴重的水資源危機，這點比較吸引人。

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，有35個國家的專家列席，討論主題就有核能工廠。與會者聽說，先進的高溫氣冷式反應堆設計比較有競爭力，也很安全干凈，是傳統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月運行。關于成本效率還沒有做出評定，它用的是舊式的重水反應堆。不過。總算提供了一個機會來研究，尋求解決印度東南部缺水的解決方案。

過去，核能設計師并沒過多考慮這些要求，不過情況正在變化，可以開發一些中小型的核反應堆，適應這種要求。

發展中的海水淡化項目

可再生淡水資源的數量約為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均衡分布。

現在愈加明晰的是，使用適當技術，包括核能與相關技術，可以用來發展可持續的淡水資源，其中最特別的方法便是海水淡化，在這方面的技術越來越發達。而這些工廠的能源，可以是蒸汽，也可以是電力。常規化石能源也可以使用，不過對環境污染太嚴重。

使用核能進行海水淡化，越來越為人所吸引，因為海水淡化是能源密集型的處理進程。而且，核電廠產生的廢熱，也可以用在海水淡化設施中。哈薩克斯坦阿克套（Aktau）的一個鈉冷卻核電廠（BN-350）便是一個成功例子，這已經證明了技術的可行性，以及這種熱電聯產核反應堆的安全可靠性。更小規模的例子，壓水反應堆連接的十來個海水淡化設施，在日本也運行成功。更大規模的核能海水淡化商業應用，主要看替代能源供應選擇的經濟競爭性了，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，學習技術、經濟評估以及其它核能海水淡化的要素（如果是耦合型的工廠，也即既生產電力又淡化海水，肯定要考慮到經濟因素）。其它活動還有，一些技術文本的出版，比如《核能海水淡化的可選確認規劃》（Options Identification Programme for Demonstration of Nuclear Desalination (TECDOC-898)），1997年還召開了相關研討會。調查結果激發了各成員國評估計劃及啟動核能海水淡化項目的動力。

所有核反應堆都可以提供淡化過程所需要的能量，能否應用主要看時間表而定。來自核工廠的相關經驗，已經用于地方上的供熱系統，這方面已經有了技術文本。核電廠直接相關的安全、管理與環境因素，在海水淡化與核電耦合設施中，都要進行考量。既有的國際安全標準與指導，看起來好像能適合這類淡化工廠。

國際原子能組織聯合研究項目“核反應堆與淡化系統耦合優化”，1998年從9個國家開始啟動。工作包括，評價淡化系統耦合的反應堆設計，耦合優化，性能改進，以及核能淡化系統的先進技術。

另外還有個軟體項目名為“淡化經濟評估程序”，英文簡寫DEEP。可以輸出動態表單選項的水電、成本要素、能量消耗分類的平準價格成本。通過調節輸入數據，包括設計電量、熱電循環參數與成本等，以此模仿特定電廠。

在日本和哈薩克斯坦運行的經驗上，預計會有新的國家加入，比如南朝鮮，已經開始設計工業廢熱核電淡化工廠，使用330兆瓦熱的反應堆，名為SMART。俄羅斯也利用一系列的船裝設備KLT-40C著手核能海水淡化項目。印度好像一路領先，將淡化設施耦合到既有170兆瓦熱加壓重水反應堆上（PHWRs），建了一個樣板工廠。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過一個地區技術合作項目，“整合核能與淡化系統設計”，激發技術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、伊朗在這個框架下，考慮到當地條件，有著特別的技術幫助需求。其它缺水的國家亦是有此想法。

可能的技術供應方有南朝鮮、俄羅斯、阿根廷、加拿大、法國以及中國。

摩洛哥在1998年連帶中國進行項目之前的研究，使用10兆瓦熱的供熱反應堆，一天能夠產生8000立方米的飲用水，這是位于Tan-Tan經過綜合效果淡化處理技術完成的結果。埃及在1999年進行了廢熱發電與生產飲用水的可行性研究，預計地點是地中海沿岸的El-Dabaa。

印度有樣板項目。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，開發出多段急驟（Multi-stage flash:MSF）與逆反滲透（Reverse Osmosis）技術。為了獲取效益，BARC打算建設混合型的MSF-RO淡化樣板工廠，耦合到170兆瓦熱的PHWR設備中，運行于卡爾巴卡姆的馬德拉斯核電廠。

核能海水淡化工廠項目，包括一個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。

樣板工廠的目標是：

1.建立自主的海水淡化工廠設計、制造、安裝與操作的能力。

2.為更大規模的核能淡化工廠生成必要的設計輸入與優化處理參數。

3.作為國際原子能組織成員國的樣板項目，如果他們感興趣參與的話。

卡爾巴卡姆的項目開始于1998年，已經準備了初步安全分析報告與初步設計基礎報告。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行當中，還有管理問題，也在接近完成當中。正在驗證初步安全分析報告，而最終安全分析報告也在準備提交之中。

2002年左右安裝時大部分器材到位，試運行2002年底設計完成。完成試行交接之后，該項目會對國際原子能成員國感興趣的成員開放。分享相關管理信息。根據項目經驗，容量1000萬加侖的標準工廠能在2005年完成。該工廠既會用MSF也會用RO技術處理。

經驗分享。對于大規模的核能海水淡化工程，主要取決于經濟競爭力。哈薩克斯坦與日本的操作經驗，并不足以證明在很多發展中國家考慮核能淡化的經濟可行性。

印度的海水淡化項目，如果試運行成功，則會加大人們對于核能海水淡化的信心。重要的是，該項目的操作與維護經驗，也會與其它感興趣的國家分享。

印度核能海水淡化項目簡介：

該工廠與核電廠耦合，170兆瓦電力的加壓重水反應堆。流程圖表示：

1.高壓渦輪機

2.水分離器/回熱器

3.低壓渦輪機

4.電廠冷凝器

5.水減速冷凝循環

6.海水冷凝循環

7.發生器

8.多段急驟（MSF）工廠化工預處理部分

9.MSF工廠鹽水加熱器

10.MSF工廠熱恢復部分

11.MSF工廠熱排斥部分

12.逆反滲透（RO）工廠

13.RO工廠能量恢復渦輪機

14.中間熱交換

15.產品儲存槽

16.……

有份核能海水淡化的技術手冊，PDF版本，可供參考：

http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TRS400_scr.pdf

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