海生物暴發對核電廠冷源系統的影響分析及對策研究

洪金英

摘 要：本文首先介紹了與核安全相關的法規及標準，其次對海生物暴發對國內外核電廠取水安全產生的實際影響進行分析，然后講解了維護核電廠安全的一些固有措施的作用，最后對核電廠針對海生物暴發影響其冷源系統采用的應對策略做出詳細闡述，旨在為核電廠防范海生物的舉措提供更多的參考建議。

關鍵詞：海生物；暴發；核電廠；取水安全；影響

隨著全球各個領域的不斷發展，地球的海洋生態環境發生了不小的變化，藻類、水母、魚蝦等海洋生物暴發的頻率逐步增高，我國大多數核電廠都建立在濱海地區，而處于濱海地區的這些核電廠通常以海水循環直接冷卻的方式來保證取水安全，目前卻因為其周邊海洋生物時常暴發，導致維護核電廠冷卻水取水安全的固有措施效果越來越差，因此急需研究更多的防護手段。

1.與核安全相關的法律及標準

在國際上一些與核安全相關的法律文件（包括歐洲核電用戶要求文件EUR和美國核電用戶要求文件URD，HAF、HAD等）都有提出關于熱阱的要求，但都只是理論上的設計，并沒有可以指導實際操作的具體言論，比如在ERU文件中提到要預防冰、碎片、海藻、水母等浮游物或者是魚群堵塞冷卻水進水口，避免進水口流量降低或造成設備功能喪失，海工構筑物崩塌等，其主要只是說明了會影響核電廠冷源系統的因素，并沒有提到能夠實際應用的措施，尤其是針對足以造成危害的海生物暴發這一方面，國內外的法律依據都有所不足。

2.海生物暴發對國內外核電廠取水安全產生的實際影響

2.1海生物暴發對國內核電廠產生的實際影響

海生物暴發堵塞冷源系統可能會導致機組的運行功率下降直至停堆，嚴重的話可能直接影響到最終熱阱的可用性，我國核電廠就曾發生過幾起因海洋生物暴發堵塞冷源系統而影響到取水安全的事件，因此受到國家的高度重視。在2016年4月，國家核安全局曾發布了《國家核安全局關于近期海洋生物或異物影響核電廠取水安全事件的通報》，并在附件《海洋生物或異物影響核電廠取水安全典型事件》中對發生事件的原因、經過等都做了詳細的介紹，具體表現為：

2014年7月21日，我國某核電廠因水母暴發導致冷源系統1號和2號機組先后跳機、跳堆；2014年12月下旬～2015年2月下旬，我國某核電廠因球形棕囊藻入侵取水明渠及前池而阻礙了1號機組熱試進展；2015年8月8日，我國某核電廠因海地瓜暴發致使3號機組跳機、跳堆；2016年1月9日，我國某核電廠因小毛蝦暴發導致2號機組跳機，跳堆，并且使1號和2號機組緊急降功率。

2.2海生物暴發對國外核電廠產生的實際影響

在2008～2015年這短短幾年的時間里，WANO網站上公布的冷卻水取水口堵塞事件、降功率事件、反應堆手動及自動停堆事件等高達60起，其中引起堵塞事件的物質中有38%為淤泥、沙、碎片等；24%為塑料、沉積物、異物等垃圾；38%為海藻、貝類、水草、水母、魚類等海生物。由此可見海生物暴發對核電廠冷源系統造成的影響占有不小的比例。

3.維護核電廠安全的傳統固有措施的作用

一般在正常情況下，一些重要核電廠用水系統是開放式循環系統，流動轉化熱能和機械能的媒介物質是海水，其主要工作是將設備冷卻水系統的所有傳輸熱量導出，并輸送回海洋中。而普通核電廠是用設備冷卻水系統導出余熱排出系統和安全殼噴淋系統的熱量，由此可以看出，重要核電廠用水系統冷卻水取水安全關系到最終熱阱的安全，甚至對整個核電廠的核安全都能起到重要的作用。

3.1攔船網、攔污網、攔油網的作用

在設計取水明渠的時候，會偶爾出現船舶、水面漂浮物或一些污染物等進入取水渠道，因此設置攔船網、攔污網、攔油網來攔截此類物質，讓取水渠道的暢通和取水的清潔得到保障。

3.2循環水過濾系統的作用

循環水過濾系統主要負責過濾常規島循環系統、重要核電廠用水系統、海水淡化系統的水源。其系統運行狀態分為正常運行和特殊穩態運行。在正常運行狀態下每個機組有2列海水過濾設備（格柵除污機和鼓形濾網）運行，而在特殊穩態運行狀態下，格柵除污機會根據傳感器檢測出水頭損失是否超過第一正常值而自動啟動或者關閉，當水頭損失超過第二閥值的時候，會自動發出警報。

4.核電廠針對海生物暴發的影響采用的應對策略

現如今，核電廠針對海生物暴發對取水安全的影響研究了相應的應對策略，主要從監測技術和工程防范措施兩個方面做出研究。

4.1監測對象和監測手段

監測對象：據研究結果顯示，我國核電廠周邊的海生物以浮游生物、游泳動物、底棲生物為主，以國內某核電廠為例，分析出其周邊的海生物有球形棕囊藻、夜光藻、束毛藻、滸苔等藻類植物；還有水母、魚類、各種蝦類和多毛類環節動物身上的奇異稚齒蟲等。由于核電廠取水口通常面向外海，海生物一旦暴發便不易驅趕、攔截捕撈困難，進入核電冷源系統后清理起來也很困難，因此海生物應該成為核電廠重點監測對象。

監測手段：聲吶技術具有超高分辨率及超遠監測距離的能力，可利用聲波在水下的傳播特性，通過電聲轉換和信息處理完成水下的監測、定位、跟蹤及分析，這對各國的軍事領域和海洋測繪領域都有著非常重要的影響。隨著科技的進步，聲吶技術日趨成熟，在海生物暴發的季節，為防止發生危害到核電廠冷源系統的事件，可以用主動式高分辨率聲吶對其進行監測。

主動式高分辨率聲吶能夠快速地適應環境，在監測目標的同時，還能利用回波分析預估目標的數量，以方便制定應對的方案。但聲吶技術局限性的工作原理會影響聲吶在大規模的探測區間內監測的精細度，從而造成成像較為模糊，回波受擾的后果。因此需要水下攝像機進行輔助，再應用取樣的方式在監測過程中比對，促使相應的監測結果更加準確。

4.2工程防范措施

濱海核電廠運用最為廣泛的冷卻方式是明渠取水，但明渠就類似于一個較為封閉的港灣，流速緩慢，水域開闊，像水母、幼魚、蝦類等游泳能力較弱的海生物一旦進入明渠就無法返回，長此以往便會累積得越來越多，從而造成設備跳機、停堆或者堵塞過濾系統等風險。因此核電廠應當采取消殺和驅趕、改進進水口門布置、增設攔污網等工程防范措施。

5.結束語

綜上所述，濱海核電廠與海洋生態環境息息相關，海洋生態環境的變化影響著核電廠的冷源安全，并且由于海生物暴發是屬于不確定因素，以致于這個問題處理起來相當困難，因此核電廠需要研究并采取多種防范策略來保護核電廠冷源系統的安全，這樣才能保證核電廠穩定發展。

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