壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行對天然水體的輻射環(huán)境影響

曹 蓮

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

· 環(huán)境輻射 ·

壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行對天然水體的輻射環(huán)境影響

曹 蓮

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

以中核建中核燃料元件有限公司壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線生產(chǎn)活動為代表，結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶烊凰w分布和輻射本底情況，對放射性流出物輻射控制及周邊天然水體輻射水平變化進(jìn)行分析，充分證明壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行安全，未對天然水體輻射水平造成可察覺的影響。

核電燃料;運(yùn)行;水體;輻射;影響

1 引 言

中核建中核燃料元件有限公司(CJNF)是中國核工業(yè)集團(tuán)公司下屬國有大型骨干企業(yè)，是我國最早的壓水堆核電燃料元件制造企業(yè)。隨著國內(nèi)核電能源壯大，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線不斷立足于研究和制造，其間經(jīng)歷數(shù)次技術(shù)改造，現(xiàn)巳形成AFA2G、AFA3G、VVER-1000和TVS-2M等多種類型、多種富集度和批量化的壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線，綜合產(chǎn)能800tU/a。

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線作為重要的核燃料循環(huán)設(shè)施，其運(yùn)行對廠址周邊天然水體的輻射影響一直倍受關(guān)注。針對CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線放射性流出物輻射控制和天然水體輻射變化開展分析，以證明通過有效地輻射控制可以確保壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行安全，可充分保障周邊天然水體的安全。

2 廠址與天然水體分布

2.1 廠址位置

CJNF壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線位于四川南部，金沙江北岸，所在地勢開闊平坦，屬山區(qū)河谷地貌。

2.2 天然水體分布

廠址區(qū)域主要地表水系有金沙江、岷江、南廣河和長江。其中流經(jīng)廠區(qū)南側(cè)的金沙江為工程廢水的受納水體，流經(jīng)13km后匯入長江。此外，廠址東北側(cè) 3.6km和1.4km處，分別有一處水庫和居民地下井水取水點(diǎn)。

3 工藝概況

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線主要生產(chǎn)工藝包括化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備、燃料棒制造和組件組裝，其制造工藝流程見圖1。

圖1 壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線工藝流程Fig.1 Process flow of nuclear fuel element production line for PWRS

4 放射性流出物產(chǎn)生及控制

CJNF壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線放射性污染物以鈾為主，其中包含234U、235U、238U等三種同位素。生產(chǎn)線嚴(yán)格遵循輻射防護(hù)三項(xiàng)基本原則，在運(yùn)行期間，采取合理、有效的輻射安全設(shè)計(jì)、輻射安全監(jiān)測和輻射安全措施，有序地管控生產(chǎn)線放射性物料，將其最大化地用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)。對于放射性廢物，采取分類、集中式管理，針對廢物特點(diǎn)，設(shè)置有專用、齊備的凈化和處理設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)放射性流出物安全排放和放射性留存廢物規(guī)范管理。

4.1 放射性氣載流出物

放射性氣載流出物來自化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備、組件組裝等工藝設(shè)施，污染物存在的形態(tài)是UF6、UO2微塵的廢氣，廢氣經(jīng)過專門設(shè)置的工藝凈化措施和通風(fēng)凈化措施后進(jìn)入排氣筒，排入大氣。隨著生產(chǎn)能力的提升，CJNF一直致力于廠房設(shè)計(jì)、氣流組織、污染控制以及廢氣治理等方面優(yōu)化管理，放射性氣載流出物歸一化排放量及排放濃度得到很好控制，并呈現(xiàn)下降的趨勢，相關(guān)排放及控制情況見表1。

表1 放射性氣載流出物排放及控制情況一覽表Tab.1 Emissions and control situation of radioactive airborne effluent

4.2 放射性液態(tài)流出物

放射性液態(tài)流出物來自化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備等工藝設(shè)施廢氣處理、磨削芯塊、去污和清洗等操作產(chǎn)生的放射性廢水。廢水經(jīng)銨鹽沉淀、硅膠吸附、脫氟蒸氨等凈化處理，采用槽式排放方式排入廠址南側(cè)金沙江。在核燃料元件生產(chǎn)線中濕法化工轉(zhuǎn)換工藝是廢水主要供源，2001年后，CJNF引入干法化工轉(zhuǎn)換工藝，廢水產(chǎn)生量少是該工藝優(yōu)點(diǎn)之一，隨著廢水產(chǎn)生量的下降，放射性液態(tài)流出物歸一化排放量及排放濃度總體也出現(xiàn)降低趨勢，相對應(yīng)的排放及控制情況見表2。

表2 放射性液態(tài)流出物排放及控制情況一覽表Tab.2 Emissions and control situation of radioactive liquid effluent

4.3 放射性流出物輻射控制

1994年～2015年期間，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線經(jīng)歷了四次改造建設(shè)，其運(yùn)行年份分別為1994～2001年、2002～2008年、2009～2013年和2014～2015年，綜合生產(chǎn)能力由75tU/a提升至150tU/a、400tU/a和800tU/a。通過表1和表2數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析，可以看出：在各運(yùn)行年份中，雖然生產(chǎn)能力逐步提升，但CJNF通過自身優(yōu)化、先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)以及嚴(yán)格管理等措施，壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線放射性流出物均能遵守國家環(huán)境主管部門批準(zhǔn)的控制值要求，實(shí)現(xiàn)安全排放。

5 天然水體輻射環(huán)境監(jiān)測

按照《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[5](GB18871-2002)和《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[6](HJ/T 61-2001)的規(guī)定，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行期間，制定有環(huán)境監(jiān)測方案，其中包括天然水體輻射環(huán)境監(jiān)測工作。

5.1 監(jiān)測布點(diǎn)

(1)地表水：金沙江分段面布點(diǎn)，以廠址放射性廢水排放口為基點(diǎn)，上游1.2km設(shè)置對照段面、下游0.8km和8km分別設(shè)置監(jiān)測段面；廠址東北面3.6km，當(dāng)?shù)氐貏莸屯?，天然降水形成的水庫作為另一個(gè)地表水水體監(jiān)測點(diǎn)。

(2)地下水：廠址東北面1.4km，當(dāng)?shù)鼐用竦叵戮∷c(diǎn)。

(3)生物：廠址東北面3.6km水庫中捕撈的魚。

5.2 監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測方法

廠址周邊天然水體中輻射監(jiān)測包括地表水中鈾含量和總α濃度監(jiān)測、地下水總α濃度監(jiān)測以及生物(魚)中鈾含量監(jiān)測，見表3。所有樣品采用人工采集，采樣頻次為1次/2月。

表3 天然水體輻射監(jiān)測項(xiàng)目及方法Tab.3 Radiation monitoring items and methods of natural water

5.3 監(jiān)測結(jié)果

5.3.1 地表水水體中鈾含量和總α濃度監(jiān)測

1994年～2015年，金沙江對照段面和兩個(gè)監(jiān)測段面水體中鈾含量監(jiān)測結(jié)果見圖2。

1994年～2015年，金沙江對照段面和兩個(gè)監(jiān)測段面水體中總α濃度監(jiān)測結(jié)果見圖3。

圖2和圖3分別展示金沙江水體中三個(gè)段面歷年放射性監(jiān)測結(jié)果，在多年的監(jiān)測中，金沙江水量變化會引起泥沙含量變化，但終因采集后樣品均要進(jìn)行去除雜質(zhì)處理，對監(jiān)測結(jié)果影響甚小，全年基本保持在統(tǒng)計(jì)漲落范圍內(nèi)。

圖3 金沙江江水中總α濃度監(jiān)測結(jié)果Fig.3 Monitoring result of total α concentration in Jinsha River’s water

1994年～2015年，廠址東北面3.6km水庫水體中鈾含量監(jiān)測結(jié)果見圖4。

圖4 水庫水體中鈾含量監(jiān)測結(jié)果Fig.4 Monitoring result of uranium content in reservoir’s water

5.3.2 地下水水體中總α濃度

2009年～2015年，廠址東北面1.4km地下井水體中總α濃度監(jiān)測結(jié)果見圖5。

圖5 地下井水體中總α濃度監(jiān)測結(jié)果Fig.5 Monitoring result of total α concentration in underground well’s water

5.3.3 生物(魚)中鈾含量

1994年～2015年，廠址東北面3.6km水庫中生物(魚)鈾含量監(jiān)測結(jié)果見表4。

表4 生物(魚)鈾含量監(jiān)測結(jié)果Tab.4 Monitoring result of uranium content in living creatures (fish) (μg/kg鮮)

6 生產(chǎn)線運(yùn)行對天然水體輻射影響分析

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行期間，廠址周邊天然水體輻射監(jiān)測主要包括地表水水體中鈾含量和總α濃度監(jiān)測、地下水水體中鈾含量、生物(魚)中鈾含量，輻射水平監(jiān)測結(jié)果見圖2～圖5、表4。

6.1 地表水水體中輻射水平分析

(1)金沙江水體

金沙江水體是CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線液態(tài)流出物的唯一受納水體，國家環(huán)境主管部門下達(dá)的放射性流出物排放控制值是充分考慮水體安全和公眾安全的基礎(chǔ)上，所設(shè)定的環(huán)境可接受、具有保守性的管理紅線，企業(yè)必須嚴(yán)格遵守。多年來，CJNF從控制技術(shù)、監(jiān)測手段等方面認(rèn)真執(zhí)行控制值要求，并且秉承廢物最小化理念，通過自身努力，實(shí)現(xiàn)了放射性流出物在控制值下，排放量和活度濃度盡可能下降，減少環(huán)境影響。從監(jiān)測結(jié)果可以看出，對照點(diǎn)段面和監(jiān)測段面水體輻射水平均處于同一水平，由于放射性本身的統(tǒng)計(jì)漲落特性，三個(gè)段面監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)無規(guī)律地上下浮動，但整體保持在一定統(tǒng)計(jì)漲落范圍之內(nèi)，具體情況詳見圖2和圖3。

由圖2和圖3可見，以CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線放射性廢水排放口為界，金沙江上游1.2km對照段面與下游0.8km和8km監(jiān)測段面水體中鈾含量分布在0.32～0.9×10-3mg/L，總α濃度分布在3.3～8.1×10-2Bq/L；金沙江水體對照段面與監(jiān)測段面水體中輻射水平均處于同一水平，沒有明顯變化；根據(jù)1971～1984年開展的長江水系放射性水平調(diào)查[7]結(jié)果，上述三個(gè)段面江水中鈾含量和總α濃度均分布在金沙江宜賓江段水體中放射性水平(鈾含量：0.65～1.24×10-3mg/L；總α濃度：1.57～26.2×10-2Bq/L)之內(nèi)，處于金沙江宜賓江段水體本底水平。

從圖2和圖3可以清淅地看到，金沙江水體對照段面和兩個(gè)監(jiān)測段面水體。

(2)水庫水體

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線東北面3.6km水庫水體中鈾含量分布在0.18～0.51×10-3mg/L；根據(jù)1971～1984年開展的長江水系放射性水平調(diào)查[7]結(jié)果，水庫水體中鈾含量與長江沿線湖泊水體中鈾含量(年平均值0.57×10-3mg/L，最大鈾含量1.29×10-3mg/L)相當(dāng)，處于長江沿線湖泊水體本底水平。

6.2 地下水水體中輻射水平分析

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線地下水水體中輻射水平監(jiān)測開始于2009年，監(jiān)測結(jié)果見圖5。2009～2015年，廠址東北面1.4km地下井水水體中總α濃度分布在3.4～6.1×10-2Bq/L；根據(jù)《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》[8]的要求，地下水水體中輻射水平遠(yuǎn)小于生活飲用水中總α濃度(50×10-2Bq/L)。

6.3 生物(魚)中輻射水平分析

1994～2015年，生物(魚)的輻射水平監(jiān)測主要來自于東北面3.6km水庫水體中飼養(yǎng)生物(魚)，通過表4數(shù)據(jù)分析可見，生物(魚)鈾含量分布在0.68～5μg/kg鮮。根據(jù)我國正常地區(qū)食品中天然放射性核素比活度調(diào)查結(jié)果[9]，生物(魚)鈾含量分布在我國正常地區(qū)食品中天然鈾比活度(0.33～27.38μg/kg)范圍之內(nèi)。

7 結(jié) 論

(1)CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行期間，始終保持著高度的企業(yè)責(zé)任感，在不斷提升綜合生產(chǎn)能力的背景下，嚴(yán)格恪守輻射防護(hù)三原則，建立規(guī)范、有序的輻射管控體系，放射性廢物(包括放射性流出物)處理設(shè)施齊全而有效，實(shí)現(xiàn)放射性流出物歸一化年排放量和排放濃度符合運(yùn)行許可證控制值要求，實(shí)現(xiàn)有組織、安全排放。

(2)CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行期間，長期、有組織和有計(jì)劃地開展天然水體輻射水平監(jiān)測。通過二十多年地表水、地下水以及生物(魚)的輻射監(jiān)測結(jié)果分析，充分表明：廠址周邊地表水水體輻射水平均處于宜賓地區(qū)本底水平、地下水水體輻射水平滿足《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》、生物(魚)中輻射水平分布在我國正常地區(qū)食品中天然鈾比活度范圍之內(nèi)。

(3)二十多年來，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線運(yùn)行安全，未對周邊天然水體輻射水平造成可察覺地影響。

[1] 國家核安全局. 八一二廠核電燃料組件生產(chǎn)線一步工程運(yùn)行許可證(國核安證字[1996]2號)[R]. 北京：國家核安全局，1996，2(2).

[2] 國家核安全局. 八一二廠核電燃料組件生產(chǎn)線二步工程運(yùn)行許可證(國核安證字[2003]85號)[R]. 北京：國家核安全局，2003，3(3).

[3] 國家核安全局. 關(guān)于中核建中核燃料元件有限公司粉末冶金生產(chǎn)線運(yùn)行許可證的通知(國核安發(fā)[2012]127號)[R]. 北京：國家核安全局，2012，7(7).

[4] 國家核安全局. 關(guān)于頒發(fā)中核建中核燃料元件有限公司核電燃料元件生產(chǎn)線擴(kuò)建技改工程運(yùn)行許可證的通知(國核安發(fā)[2015]121號)[R]. 北京：國家核安全局，2015，9(9).

[5] GB18871-2002，電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] HJ/T61-2001，輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[7] 李振平. 長江水系放射性水平調(diào)查及評價(jià)[M].北京：原子能出版社，1984.

[8] 中華人民共和國衛(wèi)生部. 生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范[EB/OL]，http://wapwenku.baidu.com/view/57c76e176c175f0e 7cd13754.html?ssid=0&from=1000539d&uid=0&pu=usm@1,sz@1320_2001,ta@iphone_1_10.2_3_602&bd_page_type=1&baiduid=9EB9D7864B0224C2DB4DF10C20BF1173&tj=wenkuala_1_0_10_l1#2，2001-9-1.

[9] 張景源.我國食品放射性含量及其所致居民內(nèi)照射劑量估算[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，1988，8(1)：33-36.

The Influence of Radiation Environment Caused by Pressurized Water Reactor Nuclear Fuel Element Production Line Operation on Natural Water

CAO Lian

(CNNCJianzhongNuclearFuelCo.,Ltd,Yibin,Sichuan644000,China)

This article takes CJNF’s nuclear fuel element production line manufacturing activities as an example，combines with the distribution and radiation background of local natural water，by analyzing radiation control of radioactive effluent and radiation level change around natural water, sufficiently proves the operation safety of PWR nuclear fuel element production line，and no sensible influence on radiation level of natural water.

Nuclear fuel；operation；water；radiation；influence

2017-01-10

曹 蓮(1976-)，女，四川宜賓人，2005年畢業(yè)于四川理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)及技術(shù)專業(yè)，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境管理。

X820.3

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1001-3644(2017)03-0106-05