核電廠早期選址中公路液氯運輸泄漏事故篩選距離初探

魏國良　呂媛娥　譚承軍　孫宏圖　王一川

(1.環境保護部核與輻射安全中心，北京　100082；2.中廣核風力發電有限公司，北京　100070)

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核電廠早期選址中公路液氯運輸泄漏事故篩選距離初探

魏國良1呂媛娥2譚承軍1孫宏圖1王一川1

(1.環境保護部核與輻射安全中心，北京100082；2.中廣核風力發電有限公司，北京100070)

【摘要】在核電廠早期選址階段，采用保守的方法確定核電廠附近公路液氯運輸泄漏事故的篩選距離具有實際意義。本文以42t液氯全部瞬時泄漏為公路液氯運輸最大可信事故源項討論該議題。

【關鍵詞】核電廠選址，公路液氯運輸，最大可信事故，篩選距離

在核電廠早期選址階段，采用以源、距離和廠址特征為基礎的簡單確定論法，排除可能產生重大后果的外部人為事件，是廠址篩選的常用方法之一。通常采用這種方法對危險源選擇一個篩選距離值，超越該值時，這類源可不予考慮。目前在核電廠早期選址的外部人為事件評價中，通常確定核電廠附近的主要源的潛在危險，并未對每一個源進行評價。公路液氯運輸泄漏事故對核電廠可能產生潛在危險的篩選距離目前尚未研究和確定。

1最大可信事故源項

1.1事故假定

公路液氯運輸過程中與外部人為事件相關的始發事件有兩種：①爆炸；②泄漏。根據相關核安全導則的要求，并考慮最大可信事故后果的包絡性，液氯運輸最大可信事故取液氯泄漏中毒事故。

1.2源項假定

1.2.1裝載量

(1)液氯運輸車輛與運輸容器

根據《危險貨物運輸包裝通用技術條件》(GB12463-2009)的相關規定，運輸爆炸貨物的罐式車輛的罐體容積不得超過20m3，運輸劇毒危險品的罐式車輛的罐體容積不得超過10m3(除罐式集裝箱以外)。

目前液體危險貨物運輸一般用罐式集裝箱代替傳統的桶裝運輸，常用的為1CC型罐式集裝箱。根據《系列1集裝箱分類尺寸和額定質量》(GB/T1413-2008)的相關要求，系列1集裝箱額定質量(總質量)最大值為30.48t。目前常用的化工液體運輸半掛車額定載重量一般不超過30t。

(2)道路危險品運輸相關規定

根據《汽車運輸液體危險貨物常壓容器(罐體)通用技術條件》(GB18564-2001)的相關要求，碳素鋼和不銹耐酸鋼罐體最大設計容量為30m3，最大額定容量為28m3。

(3)液氯充裝量

安全行業標準《液氯使用安全技術要求》(AQ3014-2008)規定：液氯貯罐貯存量不應超過貯罐容量的80%。《氯氣安全規程》(GB11984-2008)對液氯充裝的規定如下：①液氯貯罐、計量槽、氣化器中液氯充裝量不應超過容器容積的80%；②液氯氣瓶的充裝系數為1.25kg·L-1，不應超裝；③汽車罐車充裝系數為1.20kg·L-1，不應超裝。根據液體危險貨物包裝相關規定，充裝液體危險貨物，運輸容器應至少留有5%的空隙。

(4)公路液氯運輸裝載量假定

根據以上(2)和(3)的有關規定，可作如下假定：公路液氯運輸最大可信事故保守裝載量=罐體或集裝箱最大容積(保守取35m3)×液氯充裝量百分比(保守取95%)×液氯充裝系數(保守取1.25kg·L-1)。計算得出液氯運輸裝載量最大值為41.6t，取整數42t作為公路液氯運輸最大可信事故保守裝載量。

1.2.2泄漏模式

黃磊(2005年)總結了液氯運輸的6種泄漏模式，分別為：滿裝情況下的瞬時泄漏；非滿裝情況下的氣相空間小孔連續性泄漏；非滿裝情況下的氣相空間大孔瞬時泄漏；非滿裝情況下的氣相空間有限時間內泄漏；受限非滿裝情況下的液相空間部分閃蒸；不受限非滿裝情況下的液相空間部分閃蒸。可保守假定公路液氯運輸最大可信事故泄漏模式為滿裝、不受限、瞬時泄漏。

1.2.3源項

根據以上相關假設，公路液氯運輸最大可信事故源項保守取42t液氯全部瞬時泄漏。

2邊界條件和大氣彌散模式

2.1氣象、地形條件

根據HAD101/04附錄Ⅲ的相關規定，計算有毒物公路運輸泄漏事故的后果時應采用最保守的氣象條件，條件如下：①大氣穩定度，取改進的帕斯奎爾穩定度F類；②年均風速，取1m·s-1；③風向，由泄漏源指向核電廠主控室。

液氯泄漏源與核電廠主控室之間的地形保守的簡化為平坦、開敞假想平板模型。

2.2大氣彌散模式

有毒物大氣擴散事故后果評價中，常采用如下模式計算有毒物在下風向的最大落地濃度：

(1)

式(1)中：c(x，y，o)為下風向地面(x，y)坐標處的空氣中污染物濃度，mg·m-3；(xo，yo，zo)為泄漏源中心坐標；Q為事故期間有毒物的排放量；σx、σy、σz為x、y、z方向的擴散參數，m；常取σx=σy。

3液氯泄漏事故評價接受準則

3.1氯氣的暴露危害

人體在有毒氣體場中所受的傷害大小取決于氣體毒性、濃度、接觸時間及個體健康狀況等因素。高濃度的有毒氣體可在短時間內造成人體的急性中毒；有毒氣體濃度較低時，若接觸時間較長，可能會造成慢性中毒。表1給出了氯氣在空氣中不同濃度對人體的危害。

表1　空氣中不同濃度氯氣對人體的危害

注①：文獻[9]給出的濃度范圍為3～9；注②：文獻[9]給出的濃度為18；注③：文獻[9]給出的濃度范圍為120～190。

3.2常用的氯氣危害濃度閾值

有文獻給出了如下的氯氣危害濃度指標：①5～10min的致死濃度值為0.09%；②0.5～1h的致死濃度值為0.0035%～0.005%；③0.5～1h的致重病濃度值為0.0014%～0.0021%(約45～67mg·m-3)。

美國工業衛生協會(AIHA)對氯氣危害濃度規定了3個濃度水平：①人體處于有毒氣體中約1小時除短暫不良健康效應或不當氣味之外無其它負面影響的最大濃度為3mg·m-3；②人體處于有毒氣體中約1小時不會對身體造成不可恢復之傷害的最大濃度為9mg·m-3；③人體處于有毒氣體中約1小時不會產生生命危險的最大濃度為58mg·m-3。《核電廠廠址選擇的外部人為事件》(HAD101/04)中假設的氯氣的毒性極限為45mg·m-3。

美國核管會(NRC)技術導則《Evaluatingthehabitabilityofanuclearpowerplantcontrolroomduringapostulatedhazardouschemicalrelease》(RG1.78-2001)在評價核電廠主控室可居留性時，提出的氯氣毒性極限濃度閾值為30mg·m-3。

比較來看，NRC給出的濃度閾值具有較高的保守性。

3.3氯氣危害接受準則

核電廠主控室操縱員對核電廠的安全運行起著重要作用，操縱員暴露于有毒氣體的傷害后果更關注其對核電機組的控制能力，應防止核電廠主控室操縱員因急性效應而出現人為操作失誤。同時，通過對3.2節給出的常用的氯氣危害濃度閾值的比較可知，NRC給出的氯氣主控室可居留性毒性極限濃度閾值30mg·m-3相對更為保守。鑒于此，在評價液氯泄漏事故的后果時，采用氯氣濃度30mg·m-3作為評價接受準則。

4液氯泄漏事故的危險距離

假設某核電廠周圍分布有若干條運輸危險化學品的公路，公路上液氯泄漏源與核電廠主控室的最近距離分別為1km、2km、3km、4km、5km。以公路液氯運輸最大可信事故源項42t液氯瞬時泄漏和2.1節假設的氣象條件為輸入條件，以式(1)計算得到液氯泄漏事故導致的在下風向不同距離處的氯氣濃度見表2。

由表2可以看出，液氯泄漏事故發生后，泄漏源下風向氯氣濃度隨距離增加逐漸降低。在距離3km處，氯氣濃度與NRCRG1.78-2001給出的氯氣主控室可居留性毒性極限濃度閾值基本相當。可以認為，距離超過3km的公路上發生液氯泄漏事故時不會對核電廠主控室的可居留性產生影響，而距離小于3km的公路液氯運輸泄漏事故有可能對核電廠主控室操縱員的身體狀態產生影響，進而影響核電廠的安全運行。3km可作為核電廠初步選址時對公路液氯運輸泄漏事故評價的危險距離篩選值。

表2　液氯泄漏源下風向不同距離處氯氣濃度

本研究在源項和環境條件(氣象、地形)方面作了一定的保守假設，對于核電廠址的初步篩選是有意義的。對于距離大于篩選距離(3km)的公路，在外部人為事件評價中可不考慮液氯泄漏事故的影響。對于篩選距離(3km)以內的公路，在廠址選定后，需要收集更詳細的源項數據和環境特征資料進一步評價液氯運輸泄漏事故對核電廠安全的影響。

5與京滬高速淮安段3.29液氯泄漏特大事故的比較

2005年3月29日18時50分，在京滬高速公路淮安段103km處發生的交通事故中，一輛載有液氯的槽罐車與貨車相撞，導致液氯泄漏約30t。事故處理時發現實際載有液氯40.44t(超載25.44t)，槽罐殘留液氯約10t。該事故造成高速公路旁11個行政村村民的重大傷亡：中毒死亡28人，送醫治療285人，疏散村民15000余人。現場指揮部運用化學災害事故輔助決策系統，計算出重危區為0.64km2，輕危區為9.8km2，警戒區為15km2。重危區外邊界為泄漏源下風向600m，輕危區外邊界為泄漏源下風向1800m，在事故點上風向1km和下風向1.5km處設立警戒線。

與以上事故處理設立的警戒范圍比較來看，核電廠選址對公路液氯運輸泄漏事故確定3km的篩選距離是保守可行的。

6結論

(1)在核電廠廠址早期選擇階段，由于缺乏詳細調查資料，采用保守的假設源項、邊界條件、泄漏模型、擴散模型初步評價公路液氯運輸泄漏事故對核電廠的潛在影響，確定危險距離篩選值具有實際意義。

(2)通過對法規標準的綜合比較，液氯公路運輸泄漏最大可信事故源項取42t瞬時全部泄漏、以氯氣主控室可居留性毒性極限濃度閾值30mg·m-3作為評價液氯泄漏事故對核電廠安全運行是否存在潛在不利影響的接受準則是保守可行的。

(3)3km可作為核電廠早期選址時對公路液氯運輸泄漏事故評價的危險距離篩選值。在工程實踐中，對于距離小于3km的公路，可根據具體的事故源項和詳細的現場環境條件對液氯運輸泄漏事故后果作進一步評價。

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作者簡介：魏國良，博士，高級工程師，主要研究方向為環境管理與環境影響評價

通訊作者：王一川，碩士，工程師，主要研究方向為氣象學與環境影響評價

中圖分類號：X946

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0074-03

The Preliminary Study on the Screening Distance of Liquid Chlorine LeakageAccidentonHighwayintheStageofEarlySitingofNuclearPowerPlant

WEI Guoliang1LV Yuane2SUN Hongtu1SHENG Qing1TENG Keyan1TAN Chengjun1

(1.Nuclear and Radiation Safety Centre，Ministry of Environmental Protection，Beijing 100082，China；2.CGNWindEnergyLimited，Beijing100070)

Abstract：In the stage of early siting of Nuclear Power Plant，it is practical significant to use the conservative method to determine the screening distance of liquid chlorine leakage accident on highway nearby the Nuclear Power Plant.The issue is discussed according to instantaneous leakage of 42t liquid chlorine as source item of maximum credible accident of liquid chlorine transportation on highway.

Keywords：siting of Nuclear Power Plant；liquid chlorine transportation on highway；maximum credible accident；screening distance

項目資助：環保公益性行業科研專項(201509074)；國家科技重大專項(2013ZX06002001)

引用文獻格式：魏國良等.核電廠早期選址中公路液氯運輸泄漏事故篩選距離初探[J].環境與可持續發展，2016，41(4)：74-76.