內(nèi)陸核電發(fā)展基本問(wèn)題的淺層分析及其研究

馬景琦

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司特許經(jīng)營(yíng)分公司，南京 211106）

1 核電發(fā)電原理

核電站發(fā)電與火電站的能量來(lái)源有所不同，火電站能量來(lái)源于鍋爐中多種燃料的燃燒，而核電站的能源來(lái)自核反應(yīng)堆中核燃料的裂變反應(yīng)，這種特定模式下的“燃燒”所產(chǎn)生的熱量將水加熱至蒸氣狀態(tài)，蒸氣送入汽輪機(jī)推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前,在以發(fā)電為目的的核能動(dòng)力領(lǐng)域,主要有壓水堆(PWR)、沸水堆(BWR)、重水堆(PHWR)、高溫氣冷堆(HTGR)和快中子堆(LMFBR)五種堆型，其中應(yīng)用較為廣泛的是壓水堆(PWR)核電站。我國(guó)絕大多數(shù)現(xiàn)已運(yùn)行的和正在建設(shè)的濱海核電站均采用壓水堆技術(shù)。壓水堆核電站由核反應(yīng)堆中的鈾—235核燃料進(jìn)行鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)加熱蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

核電站的系統(tǒng)和設(shè)備通常由兩大部分組成：核的系統(tǒng)和設(shè)備（反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)），又稱為核島，負(fù)責(zé)將核反應(yīng)產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)蒸氣送入一回路；常規(guī)的系統(tǒng)和設(shè)備（汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)），又稱為常規(guī)島，負(fù)責(zé)將一回路的熱量傳遞至二回路，將回路中的水加熱至高溫高壓蒸氣送入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

2 我國(guó)核電現(xiàn)狀

根據(jù)“國(guó)家2005～2020年核電發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃”，到2020年，核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，同時(shí)考慮核電的后續(xù)發(fā)展，2020年末在建核電容量應(yīng)保持 1800萬(wàn)千瓦左右，目前國(guó)家正在調(diào)整規(guī)劃，2020年投產(chǎn)規(guī)模有望大幅調(diào)高。

我國(guó)目前已有四個(gè)電站，共計(jì)11臺(tái)核電站機(jī)組建成投產(chǎn)，其總裝機(jī)容量達(dá)到900萬(wàn)kW。其中絕大多事核電站采用水堆核電技術(shù)，雖采用的技術(shù)略有不同，但都屬于水堆核電技術(shù)，只是代數(shù)不同，例如秦山核電站一期和二期為二代，大亞灣核電站，嶺澳核電站和江蘇田灣核電站為二代半。只有秦山三期二代半重水堆核電技術(shù)。

我國(guó)在建的核電機(jī)組24臺(tái)，總裝機(jī)容量2672萬(wàn)千瓦。其中遼寧紅沿河核電站，嶺澳二期核電站，廣東陽(yáng)江核電站和方家山核電站等均采用具有自主改進(jìn)的壓水堆核電技術(shù)CNP1000。上述核電站站址均處于沿海一帶，為濱海核電站。此外，預(yù)計(jì)將追加8臺(tái)核電站的建設(shè)。

3 我國(guó)已選內(nèi)陸核電廠址的特點(diǎn)

秦山核電站位于浙江省杭州市杭州灣畔，田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，大亞灣核電站，嶺澳核電站均位于廣東省深圳市大鵬新區(qū)大鵬半島，可見(jiàn)我國(guó)的內(nèi)陸核電站多選址于江河湖泊兩岸，具有水量充足，可同時(shí)供應(yīng)多臺(tái)核電站，取水便利等特點(diǎn)，此外，這些地區(qū)的地質(zhì)穩(wěn)定，基巖的承載力高，人口的密度較低，十分適合我國(guó)內(nèi)陸核電站的建設(shè)。但江河湖泊存在著洪水期水位與枯水期水位之差過(guò)大等問(wèn)題，對(duì)采用直流冷卻方式的核電站影響較大，故多采用閉式循環(huán)冷卻方式。

4 內(nèi)陸核電站選址的原則

我國(guó)對(duì)內(nèi)陸核電站的選址標(biāo)準(zhǔn)采用的是國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)制定的通用標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾個(gè)方面，首先考慮人口密度較低、地區(qū)平均人口密度較小的地點(diǎn)；其次滿足工程建設(shè)的自然條件，靠近大量的水源，便于提供冷源和生活用水；再次，地質(zhì)穩(wěn)定和不易受其他自然災(zāi)害襲擊破壞，例如地震、洪水、極端氣象等；最后，工程造價(jià)，工程的經(jīng)濟(jì)性也是選址考慮的原則之一。這些原則對(duì)于內(nèi)陸核電站與濱海核電站是完全相同的。

5 內(nèi)陸核電站核廢料處理問(wèn)題

所謂核廢料，是指核電站在運(yùn)行中產(chǎn)生的不再需要的且具有放射性的廢料。對(duì)核廢料處理方式有送入太空，深度鉆孔，海床下儲(chǔ)存，埋入潛沒(méi)區(qū)，冰凍處理和使用液壓籠。目前世界上公認(rèn)的最安全可行的方法就是深地質(zhì)處置方法。中國(guó)對(duì)核廢料的處理采取建處置庫(kù)的方案，核廢料首先要被制成玻璃化的固體，然后被裝入可屏蔽輻射的金屬罐中，放在淺地層的處置庫(kù)里。此外，核電站在運(yùn)行之前必須將排放量控制在國(guó)家環(huán)保總局規(guī)定值以內(nèi)，臨海的核電站通常采用海水冷卻稀釋，內(nèi)陸核電站通常采用內(nèi)陸江河湖泊的淡水冷卻稀釋，后者較前者對(duì)環(huán)境影響較大[2]。

6 內(nèi)陸核電建設(shè)對(duì)水環(huán)境的影響分析

目前，從世界內(nèi)陸核電站的具體發(fā)展歷史來(lái)看，歐美眾多內(nèi)陸核電站已安全運(yùn)行多年，其對(duì)水體環(huán)境的影響一直處于嚴(yán)格的監(jiān)管之下，并未出現(xiàn)水體環(huán)境異常，放射性物質(zhì)超標(biāo)等現(xiàn)象。此外，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家也對(duì)低放廢液在江河湖泊的遷移和擴(kuò)散進(jìn)行大量的數(shù)值模擬，其研究結(jié)果表明低放廢液排放對(duì)河道水質(zhì)影響不大[3]。

內(nèi)陸核電站正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的低放廢液經(jīng)過(guò)處理后,達(dá)到經(jīng)過(guò)科學(xué)論證嚴(yán)格規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放,內(nèi)陸核電站低放廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)比濱海核電站嚴(yán)格10倍。與濱海核電站坐擁大海相比，內(nèi)陸核電站低放廢水的受納水體的容積較小，而受納水體的容積的大小很大程度上決定了低放廢液對(duì)水環(huán)境影響，只要受納水體的容積夠大，也就具備足夠的稀釋能力和擴(kuò)散空間，也就能夠確保區(qū)域的水質(zhì)安全[5]，這就給內(nèi)陸核電站低放廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了一定要求，經(jīng)過(guò)科學(xué)論證嚴(yán)格規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放,內(nèi)陸核電站低放廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)比濱海核電站嚴(yán)格10倍[4]。此外我國(guó)的人口密度大，且眾多河流和水庫(kù)也是附近城市的水源地。同樣,在受納水體為湖泊(水庫(kù))的廠址中,低放射性廢水的受納水體均屬于大型水庫(kù),庫(kù)容均在10億m3以上。綜上所述，我國(guó)內(nèi)陸核電的選址應(yīng)比歐美國(guó)家更加慎重。

較濱海核電站，我國(guó)內(nèi)陸核電站的建設(shè)才剛剛起步，停留在數(shù)值模擬的階段，目前相關(guān)部門(mén)已對(duì)某擬建核電廠運(yùn)行期間放射性液態(tài)流出物在水域的摻混、稀釋規(guī)律和相對(duì)濃度場(chǎng)的分布及其變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，包括不同半衰期的放射性核素、余氯、鹽等。其計(jì)算表明，在設(shè)計(jì)不利工況（P=97%的流量(131m3/s)）下，也能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。但必須指出這種數(shù)值模擬的方法是建立在純水流環(huán)境下的，并未考慮江河湖泊中大量懸浮物及水生生物的存在，它們對(duì)核素的吸附、累積和轉(zhuǎn)移也存在著一定的影響。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)內(nèi)陸核電站面臨的選址、核廢料處理及水資源安全三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究分析，雖然內(nèi)陸核電站建設(shè)一定程度上可以解決內(nèi)陸對(duì)能源的需求，但內(nèi)陸核電站建設(shè)及運(yùn)行必將對(duì)環(huán)境造成一定影響，除上述考察的問(wèn)題外，還存在核電站建造周期較長(zhǎng)，運(yùn)行成本大，后期回收困難等。若要實(shí)現(xiàn)我國(guó)內(nèi)陸核電站穩(wěn)步發(fā)展，在充分學(xué)習(xí)研究歐美國(guó)家內(nèi)陸核電站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再根據(jù)我國(guó)實(shí)際的地理環(huán)境、人文環(huán)境、技術(shù)力量、監(jiān)管制度等具體情況，制定我國(guó)內(nèi)陸核電發(fā)展的確切方案，走出一條具有中國(guó)特色的內(nèi)陸核電站建設(shè)道路。