核電站溫排水現狀研究

苑佳卉 吳元柱

（中核遼寧核電有限公司，遼寧 興城125100）

1 溫排水簡介

溫度上升了的循環冷卻水稱溫排水。核電站溫排水一般有兩種處理方式：一是直接排放至自然水域，即直接將吸收發電乏汽余熱的冷卻水排至自然水域，通過與受納水體的摻混從而將大量余熱帶入水域，稱為“一次循環冷卻”；二是排至冷卻塔，采用冷卻塔來冷卻循環水，冷卻水攜帶的余熱經冷卻塔釋放到環境大氣中，稱為“二次循環冷卻”。例如，美國的104座核反應堆中，60座使用一次冷卻，35座使用濕式冷卻塔的二次冷卻，9座使用根據環境條件進行切換的雙冷卻系統；法國有4個濱海核電廠，全部使用海水直流冷卻，15個內陸核電廠中11個（32座反應堆）使用冷卻塔蒸發冷卻，另外4個（12座反應堆）使用河水或湖水直流冷卻；英國、瑞典、芬蘭、加拿大、南非、日本、韓國等國的核電廠基本都建在海邊（或大湖邊），全部采用直流冷卻[1]。我國目前所有運行和在建核電廠均為濱海廠址，采用以海水為最終熱阱的一次循環冷卻方式。

2 溫排水研究現狀及典型溫排水排放方式

2.1 核電溫排水特點

我國核電站絕大部分為濱海廠址，規劃臺數多，裝機容量大。核電站的溫排水主要有兩個特點：一是冷卻水排放量大，以遼寧某核電站為例，一期工程兩臺機組，夏季工況溫排水排放速率69m3/s，即每天排放量約為596萬立方米；二是溫排水排放溫度相對不高但由于流量大導致排放熱量大，以北方某核電站為例，夏季工況溫升8℃，設計排水溫度28.5℃，排放熱量2.0×1011kJ；冬季工況溫升10℃，設計排水溫度8.2℃，排放熱量 2.5×1011kJ。

2.2 溫排水危害

核電站相對與火電效率較低，約60%的熱量隨冷卻水排入受納水體，循環冷卻水將大量余熱釋放到環境自然造成了能源的浪費和明顯的環境熱污染，主要表現為對生態環境和海水理化性質的影響。

生態環境的影響主要體現在對魚類洞游通道、產卵區、棲息地的影響，魚類生活在水中,對水溫的變化敏感,同時因為魚類是變溫動物,其體溫的調節能力相對較弱,因此溫度較高或溫度變化較快會對其產生熱影響或熱沖擊；影響其他水生生物的生長，溫升對藻類、浮游動物和底棲生物也可能產生一定的熱影響，表現在一定的溫升會使浮游藻類的種群組成發生變化。

電廠大量溫排水的排放影響海水理化性質，溫排水使水域溫度升高，在水體表面常出現白色浮沫，造成水色渾濁，透明度降低，以及溶解氧含量下降，增加氨氮及重金屬的毒副作用，從而影響水域中生物的生存此外，由于溫排水溫度比周邊海域水溫高，電廠排出的"熱水"浮于冷水上面，在近排放口的淺水區如果水動力條件比較好，潮流混合比較充分，溫排水入水后很快就能和水體垂直混合均勻，但當垂直混合不是很強烈時，溫排水會影響到水體表層下2～4m，因此在對混合區水域進行監測時應關注這一水層，尤其是該水層的生物生態受影響情況。

2.3 典型排放方式

目前國內所有運行和在建核電站均為濱海廠址采取以海水為最終熱阱的“一次循環冷卻”方式?；I建核電站對二次循環冷卻的設計也近于完善。國際上常見的溫排水排放方式有三種：近岸明渠排放、深海暗管排放、循環冷卻塔方案。

近岸明排優點：工程投資低水頭損失小，運行維護方便；缺點：對海洋生態環境影響較大。

深海暗管排放優點：對海域海流和泥，沙沖於影響?。蝗秉c：工程造價高，運行維護風險高。

循環冷卻塔優點：對海洋生態環境影響?。蝗秉c：低放廢液排放問題顯著；在核電應用經驗少；造價高

2.3.1 近岸明渠排放

北方某核電的循環冷卻水及廠用水均取用渤海海水，排水設計方案采用典型的明渠近岸排放方式。

核電廠規劃建設的6臺機組合用一條排水明渠，明渠由排水明渠西導流堤、南導流堤及東導流堤組成，排水明渠南部排水布置，排水口門位于廠區西部，水深約-6.0m的區域，排水工程采用暗涵結構經過廠區，穿過中隔堤、廠區西護岸將溫排水導入排水明渠中，排水明渠采用漸變底高程等渠底寬度的明渠，排水明渠底寬75m，一、二、三期出水口前各段明渠底高程分別為-4.0m、-5.0m和-6.0m，施工采用填海造地、水下炸礁、拋石斜坡堤等施工工藝。

2.3.2 深海暗管排放

南方某核電廠址采用差位式布置，溫排水排放采用典型的深海暗管排放設計方案。排水口都布置在廠區西北部的近岸海域，排水口設置在深水區域廠區的西北部，海底高程約-13m區域，排水口為海底淹沒出流。排水工程由排水隧道及排水出口組成，排水工程在虹吸井后陸域部分采用隧道+暗渠爆破施工的形式，海域部分采用沉管的施工方式每期工程設置兩條排水流道為循環冷卻水和重要廠用水共用，自虹吸井出來后沿廠區西南側排向西北側大海。

2.3.3 循環冷卻塔方案

目前，國內運行核電站尚無循環冷卻塔方案。但內陸及近海廠址的循環冷卻塔方案基本設計已完成。北方某近海核電廠址采取一機一塔布置方案。排水口設置在河道內，海河口排放液態流出物。

3 溫排水綜合利用

核電廠溫排水余熱的充分利用，可以使原本要排放到大氣或水域中的熱量大大減少，甚至能實現電廠余熱的“零排放”，在節約能源、產生巨大經濟效益的同時，也達到了保護電廠溫排水受納水體免遭熱污染的目的。

據調研，電站溫排水余熱的潛在利用途徑主要包括以下幾個方面:

（1）農業利用。農業利用項目包括室外土壤增溫、灌溉、溫室加熱和制冷、農作物干燥、家畜糞便處理以及家畜庇護場所的環境溫度調節等；

（2）水產養殖業利用。水產養殖包括各種海產品及淡水生物的養殖；

（3）工業及居所供暖等余熱利用工程。通過利用熱泵技術，可以提高循環冷卻水的熱品位，提升其利用價值。需要77～110℃之間熱能的工業過程主要有:工業空間供熱；食品加工、洗滌、去皮、消毒和清潔等行業；金屬去污和處理；石油化學工業和食品工業的蒸餾作用；谷物、木材及各類海產品或水產品干燥等。

4 結語

根據目前核電站溫排水現狀，給出如下建議：

1）鼓勵企業出臺行業標準，導則、指南等，在項目的檢驗中篩選出可行性高、適用性強的行業標準，進而提高為法規強制執行。

2）職能部門加強監管，引進先進的監控設備，通過更加精確的監測實施有效的管控。在審批方面嚴格控制、把關，全面考慮當時當地的實際情況。

3）核電在選擇溫排水排放方式過程中，不但要考慮經濟可行性，更要關注生態環境影響。

4）借鑒發達國家的溫排水綜合利用經驗，加強電站溫排水綜合利用的開發。

［1］陳曉秋，商照榮.核電廠環境影響審查中的溫排水問題[J].校安全，2007（02）.

［2］劉永葉，劉森林，陳曉秋.核電廠溫排水余熱綜合利用方案設計的初步研究[J].電力科學與環保，2012（02）.

［3］張曉峰.核電廠溫排水環境影響評價及減緩措施[J].海洋技術，2010（04）.