核電站選址現(xiàn)場踏勘方法研究

鄭振雷，劉志通，龍 建

(中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長春 130021)

核電站選址現(xiàn)場踏勘方法研究

鄭振雷，劉志通，龍 建

(中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長春 130021)

本文結(jié)合我公司在東北地區(qū)參與過的核電廠廠址普選工作經(jīng)驗(yàn)，通過定量分析和歸納總結(jié)，得出一套簡單的核電廠廠址選擇現(xiàn)場踏勘口訣，以期對總圖專業(yè)今后的核電廠廠址選擇工作優(yōu)質(zhì)高效地開展起到借鑒作用。

核電廠址；現(xiàn)場踏勘；方法。

1 概述

長久以來，對發(fā)展核電的爭議從未休止，尤其是日本福島核事故以后，我國核電發(fā)展一度陷入停滯。但隨著霧霾的日益嚴(yán)重、全球氣候的持續(xù)變暖，以及我國節(jié)能減排壓力的不斷增加，低碳經(jīng)濟(jì)日益受到高度關(guān)注。核電具有單機(jī)容量大，運(yùn)行穩(wěn)定，利用小時(shí)數(shù)高，可以作為電網(wǎng)基荷運(yùn)行，生產(chǎn)過程基本上是零排放，改善環(huán)境的作用十分顯著等優(yōu)勢。每建成4000萬千瓦的核電，每年可替代標(biāo)煤消耗約1億噸。技術(shù)上，核電是最有能力替代傳統(tǒng)煤電的新能源。

2011年日本福島核事故是因?yàn)榘l(fā)生了超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震和海嘯導(dǎo)致長時(shí)間全廠失電，冷卻系統(tǒng)無法運(yùn)行，堆芯及乏燃料池喪失冷卻而破損，高溫條件下發(fā)生了鋯水反應(yīng)，繼而產(chǎn)生大量氫氣，接著由于氫爆炸毀廠房使大量放射性物質(zhì)泄露。之后，世界各國談核色變，各自對核電發(fā)展方針進(jìn)行了調(diào)整。瑞士、意大利、德國等國決定逐步放棄核電，日本將調(diào)整核電發(fā)展的方針。

而更多大國并未因之產(chǎn)生過大反應(yīng)，美國、法國、英國、俄羅斯核電大國將堅(jiān)持發(fā)展核能的方針。實(shí)際上日本自然資源匱乏，經(jīng)濟(jì)對核電的依賴比較強(qiáng)，災(zāi)后其核電政策處于搖擺不定的狀態(tài)，民眾對核電的態(tài)度也是毀譽(yù)參半。福島核電站是投產(chǎn)于20世紀(jì)70年代的沸水堆機(jī)組，而我國核電項(xiàng)目建設(shè)起步晚、起點(diǎn)高、進(jìn)步快，現(xiàn)在主要采用的二代加及三代壓水堆機(jī)組，其安全性與福島核電站相比不可同日而語。中國在福島之后，核安全局、能源局、地震局聯(lián)合組織對中國核電綜合安全檢查評估，認(rèn)為中國核電的安全是有保障的。

從總裝機(jī)容量上看，目前我國的核電機(jī)組運(yùn)行的有17座，總裝機(jī)容量約1475萬千瓦，總發(fā)電量占比只有約2%，而法國接近80%，俄羅斯接近20%，美國17%至19%，歐盟一些國家占比更高，我國甚至排在印度之后。

2014年6月13日召開的中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上，習(xí)近平總書記提出，我國將把推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命作為長期戰(zhàn)略。并明確要求，在采取國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)、確保安全的前提下，抓緊啟動(dòng)?xùn)|部沿海地區(qū)新的核電項(xiàng)目建設(shè)。據(jù)媒體報(bào)道，近日發(fā)改委已核準(zhǔn)多個(gè)核電項(xiàng)目，如徐大堡一期、紅沿河二期、海陽二期、三門二期、陸豐一期等。

在國際市場，中企在歐洲核電項(xiàng)目上接連取得突破。據(jù)報(bào)道，中國國家主席習(xí)近平日前訪英簽署了投資60億英鎊建造英國欣克利角核電項(xiàng)目；2015年10月22日，羅馬尼亞國家核電公司也宣布，給中國廣核集團(tuán)(中廣核)建造該國切爾納沃德核電站兩個(gè)新核反應(yīng)堆開了綠燈。

發(fā)展核電對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、減少溫室氣體和污染物排放等具有十分重要的意義。核電以其清潔、高效及供能的穩(wěn)定性依然是我國低碳能源發(fā)展的重要途徑之一，面對堅(jiān)決控制能源消費(fèi)總量的目標(biāo)，核電在中國還應(yīng)有更大的發(fā)展空間。

2 站址資源

核電廠廠址資源是指符合核電廠建設(shè)、運(yùn)行的土地、水體、水文、地質(zhì)、地震、氣象、電網(wǎng)接入等條件，并經(jīng)相關(guān)主管部門符合性確認(rèn)的土地等自然資源和人文社會(huì)環(huán)境的綜合。核電廠廠址資源的認(rèn)定和確立要考慮技術(shù)可行性、安全可靠性、環(huán)境相容性、經(jīng)濟(jì)合理性等條件。這些條件與建設(shè)規(guī)模、堆型選擇有關(guān)，也與技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)。比如第二代核電機(jī)組廠址要求地震峰值加速度SL－2高值在0.15g以內(nèi)，并采用天然巖石地基，而AP－1000等第三代核電機(jī)組對地震峰值加速度SL－2高值放寬到0.30g，地基也可采用軟土地基，對人口、應(yīng)急等方面的要求也有所放寬。

我國從20世紀(jì)70年代起就進(jìn)行了大量的核電廠廠址普選工作，其中有些已如期建廠，有些已被高速發(fā)展的其他工農(nóng)業(yè)項(xiàng)目占據(jù)，條件優(yōu)越的廠址資源已所剩無幾。

在有限的廠址資源中，如何優(yōu)質(zhì)高效地選擇優(yōu)良廠址，是我們需要重點(diǎn)討論的問題。

3 站址選擇基本程序

根據(jù)EJ/T 1127－2001《核電廠廠址選擇基本程序》，可將核電廠的廠址選擇工作程序總結(jié)為：

(1)區(qū)域分析——篩選可能廠址的分布地區(qū)；(2)圖上選點(diǎn)——篩選確定可能廠址具體地點(diǎn)；(3)現(xiàn)場踏勘選址——篩選確定具備建廠條件的候選廠址；(4)比較優(yōu)劣——提出兩個(gè)或以上優(yōu)選廠址供審批；(5)獲批準(zhǔn)的一個(gè)推薦廠址進(jìn)入可行性研究報(bào)告階段。

本文所討論的議題僅涉及廠址選擇過程中的現(xiàn)場踏勘選址階段，結(jié)合地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位，著重從地形地貌因素角度討論廠址選擇的方法。其他階段將在以后有必要時(shí)再討論。

4 現(xiàn)場踏勘方法

4.1 核電廠廠址選擇中應(yīng)考慮的因素

(1)適于建造和運(yùn)行擬建核電廠的與技術(shù)可行性因素相關(guān)的廠址特征。

(2)所選廠址所在區(qū)域可能發(fā)生的外部人為事件和自然事件對核電廠的影響。

(3)可能影響所釋放的放射性物質(zhì)向人體轉(zhuǎn)移的廠址特征及其環(huán)境特征。

(4)實(shí)施應(yīng)急措施的可能性及評價(jià)個(gè)人和群體風(fēng)險(xiǎn)所需的有關(guān)外圍地帶的人口密度、分布及其他特征。

(5)影響在所選廠址上建造和運(yùn)行擬建核電廠的經(jīng)濟(jì)合理性的廠址特征。

4.2 核電廠址分類

按照核電廠廠址地理位置可初步分為兩類：濱海廠址和內(nèi)陸廠址。

所謂濱海廠址可理解為：位于海岸線附近，受海潮及海嘯等海洋水文條件影響的廠址。

同理，內(nèi)陸廠址可理解為：遠(yuǎn)離海岸線，不受海潮及海嘯等海洋水文條件影響的廠址。

5 濱海廠址的踏勘方法

(1)應(yīng)在靠近負(fù)荷中心的特定或指定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)收集的地質(zhì)資料、海域水深資料，沿著海岸線進(jìn)行踏勘。在符合附近人口規(guī)模及外部影響因素要求的前提下，優(yōu)先選擇中等風(fēng)化的基巖(或更堅(jiān)硬的基巖)埋深較淺的區(qū)域作為備選廠址的可能區(qū)域。之所以要沿著海岸線進(jìn)行是為了方便取水，減少取排水工程量。

(2)根據(jù)水文氣象資料，初步估算廠址設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位(DBF)及整平標(biāo)高。一般一定區(qū)域內(nèi)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位差別不大。在同一區(qū)域內(nèi)踏勘選址時(shí)，可參考使用同一數(shù)據(jù)。

(3)我們知道，一般核島基礎(chǔ)埋深約12 m。在備選廠址的可能區(qū)域內(nèi)，將位于廠址整平標(biāo)高以下12 m處的基巖分布面積可容納所有規(guī)劃的核島布置于其內(nèi)的廠址位置標(biāo)記于地形圖上，作為備選廠址。外業(yè)完成，待內(nèi)業(yè)進(jìn)一步詳細(xì)比較。

(4)優(yōu)先選擇整平后，土石方工程量少，能夠?qū)崿F(xiàn)挖填平衡的廠址。

(5)選擇取排水條件好，近岸水深較深的廠址，通常，－7.0 m及更深的水深線距離廠址越近越好。

按照規(guī)劃4臺(tái)AP－1000機(jī)組計(jì)算，其用于布置核島的基巖面積不應(yīng)小于250 m×1000 m。根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位高程及直流提水高度經(jīng)濟(jì)性，中國東北部沿海廠址整平標(biāo)高一般為海拔8.0 m左右。

例如：某東北地區(qū)海岸附近中等風(fēng)化的基巖覆土厚度約16 m，且其他廠址外部因素均滿足建廠要求，設(shè)計(jì)整平標(biāo)高確定為8.0 m，則應(yīng)在該范圍內(nèi)選取自然地面高程在12.0 m(8－12+16)以上的部分面積超過250 m×1000 m的地塊作為核島布置場地，見圖1。

圖1 核島布置場地

在一般情況下，從地形地貌的角度，海岸越陡峭，近海水深也就越深，基巖埋深也就越淺。所以，在現(xiàn)場踏勘選擇濱海廠址時(shí)，應(yīng)盡可能選擇有陡崖、無漫灘、頂面平坦的區(qū)域。

廠址自然地面高程接近8.0 m，中等風(fēng)化(或更好的)基巖標(biāo)高為接近－4.0 m(已知基礎(chǔ)埋深為－12.0 m)的海岸陡崖廠址應(yīng)為典型最佳濱海廠址，如徐大堡核電廠址。

以上，可歸納為一句話：濱海廠址優(yōu)選陡崖。

6 內(nèi)陸廠址的踏勘方法

在符合附近人口規(guī)模及外部影響因素要求的前提下，內(nèi)陸廠址的踏勘選擇方法與濱海廠址的主要區(qū)別在于，內(nèi)陸廠址的選擇應(yīng)更加注意土石方量的平衡，因?yàn)楹穗姀S規(guī)模大，土石方工程量動(dòng)輒上千萬甚至幾千萬方，在陸地上大量排土與借方都是很困難的。

應(yīng)在靠近負(fù)荷中心的特定或指定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)收集的地質(zhì)資料，選擇中等風(fēng)化基巖(或更堅(jiān)硬的基巖)埋深較淺的區(qū)域。考慮土石方平衡，廠址自然地形需能夠在整平后高于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位的同時(shí)使廠址整平標(biāo)高以下12 m處的基巖分布面可包容下規(guī)劃的全部核島。(按照4臺(tái)AP－1000機(jī)組計(jì)算，其范圍不應(yīng)小于250 m×1000 m)。

所以，內(nèi)陸廠址的踏勘選擇一般程序?yàn)椋?/p>

(1)根據(jù)資料判斷地基條件及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位。

(2)現(xiàn)場估算場地整平后的土石方量，越接近平衡越好。

(3)初步判斷場地整平后標(biāo)高是否滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位要求。

一般情況下，突出于地面的平緩高崗的地基條件相對較好，土石方量更容易平衡，有可能成為優(yōu)良的核電廠址，見圖3。

應(yīng)在一定區(qū)域內(nèi)選擇多處此類廠址供內(nèi)業(yè)對比分析。

簡言之：內(nèi)陸廠址優(yōu)選高崗。

7 結(jié)論

通過上面的闡述，我們得到了關(guān)于核電廠址的現(xiàn)場踏勘工作的一個(gè)簡便實(shí)用的方法，歸納為兩句口訣：濱海廠址選陡崖，內(nèi)陸廠址選高崗。

需要說明的是，利用此方法可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)質(zhì)高效地在廣闊區(qū)域內(nèi)粗選出多個(gè)廠址以供后續(xù)研究，并非選址的充分條件，具體選址工作中應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、水文資料，對粗選的廠址進(jìn)行復(fù)核，排除特具有軟基等殊地質(zhì)或水文條件的廠址。

[1]賈小波，郭勇，唐文忠.國內(nèi)核電廠廠址資源開發(fā)、保護(hù)和利用問題研究 [J].中國核電，2010，3(1).

[2]DL/T5032－2005， 火力發(fā)電廠總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 [S].

[3]EJ/T 1127－2001，核電廠廠址選擇基本程序[S].

[4]HAF0109 ，安全導(dǎo)則核電廠廠址查勘 [S].

[5]HAF J0013－1991，核電廠廠址查勘、評價(jià)和核實(shí)中的質(zhì)量保證 [S].

[6]GB/T 50294－1999，核電廠總平面及運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].

The Site Preliminary Investgation Method of Coastal Nuclear Power Plants

ZHENG Zhen-lei,LIU Zhi-tong,LONG Jian
(Northeast Electric Power Design Institute,Changchun 130021,China)

In this paper,we summarized a set of simple site visiting method of nuclear power plants,through our company's engineering design experience with qualitative analysis and quantitative computes methods. And achieve a most reasonable site visiting design scheme.

nuclear; power plants site; site visting; method.

TM613

B

1671-9913(2017)05-0015-03

2015-11-10

鄭振雷(1982- )，男，吉林長春人，工程師，主要從事發(fā)電廠總圖專業(yè)設(shè)計(jì)工作。