內(nèi)陸核電發(fā)展基本問題的淺層分析及其研究

馬景琦

【摘 要】分析我國內(nèi)陸核電站發(fā)展面臨的主要問題，并結(jié)合國內(nèi)外核電站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，從內(nèi)陸核電廠選址、核廢燃料處理、水資源安全等方面進(jìn)行淺層分析及其研究。內(nèi)陸核電站建設(shè)是我國未來解決內(nèi)陸能源緊缺的一種重要途徑，但是面臨的問題多且棘手，對于這些問題要做到具體問題具體分析，從而根據(jù)我國實(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，制定我國內(nèi)陸核電發(fā)展的方案。

【Abstract】This paper analyzes the main problems in the development of the inland nuclear power plants in China. And combined with the experience of nuclear power plant construction at home and abroad， the paper makes a shallow analysis and research from the aspects of the site selection of inland nuclear power plant， the disposal of nuclear waste and the safety of water resources and so on. Inland nuclear power station construction is an important way for China to solve the shortage of inland energy resources in the future， but the problems faced are more and thorny， and in view of these problems， specific problems should be analyzed concretely， thus according to the specific situation of our country ' s actual geographical environment， human environment， technical force， supervision system， etc ， and formulate the plan for the development of China's inland nuclear power.

【關(guān)鍵詞】內(nèi)陸；核電站；核廢料；水資源安全

【Keywords】inland； nuclear power station； nuclear waste； water resources safety

【中圖分類號】TM76 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0158-02

1 核電發(fā)電原理

核電站發(fā)電與火電站的能量來源有所不同，火電站能量來源于鍋爐中多種燃料的燃燒，而核電站的能源來自核反應(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 我國核電現(xiàn)狀

根據(jù)“國家2005～ 2020年核電發(fā)展中長期規(guī)劃”，到 2020 年，核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭取達(dá)到 4000 萬千瓦，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 萬千瓦左右，目前國家正在調(diào)整規(guī)劃，2020年投產(chǎn)規(guī)模有望大幅調(diào)高。

我國目前已有四個(gè)電站，共計(jì)11臺核電站機(jī)組建成投產(chǎn)，其總裝機(jī)容量達(dá)到900萬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)。

我國在建的核電機(jī)組24臺，總裝機(jī)容量2672萬千瓦。其中遼寧紅沿河核電站，嶺澳二期核電站，廣東陽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臺核電站的建設(shè)。

3 我國已選內(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，可見我國的內(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大等問題，對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

我國對內(nèi)陸核電站的選址標(biāo)準(zhǔn)采用的是國際原子能機(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。對核廢料處理方式有送入太空，深度鉆孔，海床下儲存，埋入潛沒區(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。中國對核廢料的處理采取建處置庫的方案，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里。此外，核電站在運(yùn)行之前必須將排放量控制在國家環(huán)?？偩忠?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，后者較前者對環(huán)境影響較大[2]。

6 內(nèi)陸核電建設(shè)對水環(huán)境的影響分析

目前，從世界內(nèi)陸核電站的具體發(fā)展歷史來看，歐美眾多內(nèi)陸核電站已安全運(yùn)行多年，其對水體環(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)國家也對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)過處理后，達(dá)到經(jīng)過科學(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]。此外我國的人口密度大，且眾多河流和水庫也是附近城市的水源地。同樣，在受納水體為湖泊（水庫）的廠址中，低放射性廢水的受納水體均屬于大型水庫，庫容均在10億m3以上。綜上所述，我國內(nèi)陸核電的選址應(yīng)比歐美國家更加慎重。

較濱海核電站，我國內(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)部門已對某擬建核電廠運(yùn)行期間放射性液態(tài)流出物在水域的摻混、稀釋規(guī)律和相對濃度場的分布及其變化規(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

通過對內(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)陸對能源的需求，但內(nèi)陸核電站建設(shè)及運(yùn)行必將對環(huán)境造成一定影響，除上述考察的問題外，還存在核電站建造周期較長，運(yùn)行成本大，后期回收困難等。若要實(shí)現(xiàn)我國內(nèi)陸核電站穩(wěn)步發(fā)展，在充分學(xué)習(xí)研究歐美國家內(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，制定我國內(nèi)陸核電發(fā)展的確切方案，走出一條具有中國特色的內(nèi)陸核電站建設(shè)道路。

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【4】苑奇， 劉明， 周明清. 內(nèi)陸核電站與濱海核電站站區(qū)總布置差異淺析[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）， 2009（s1）：68-72.

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