海生物暴發(fā)對核電廠冷源系統(tǒng)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(guān)的法規(guī)及標準，其次對海生物暴發(fā)對國內(nèi)外核電廠取水安全產(chǎn)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(fā)影響其冷源系統(tǒng)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(guān)鍵詞：海生物；暴發(fā)；核電廠；取水安全；影響

隨著全球各個領(lǐng)域的不斷發(fā)展，地球的海洋生態(tài)環(huán)境發(fā)生了不小的變化，藻類、水母、魚蝦等海洋生物暴發(fā)的頻率逐步增高，我國大多數(shù)核電廠都建立在濱海地區(qū)，而處于濱海地區(qū)的這些核電廠通常以海水循環(huán)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(fā)，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(guān)的法律及標準

在國際上一些與核安全相關(guān)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(guān)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(gòu)筑物崩塌等，其主要只是說明了會影響核電廠冷源系統(tǒng)的因素，并沒有提到能夠?qū)嶋H應用的措施，尤其是針對足以造成危害的海生物暴發(fā)這一方面，國內(nèi)外的法律依據(jù)都有所不足。

2.海生物暴發(fā)對國內(nèi)外核電廠取水安全產(chǎn)生的實際影響

2.1海生物暴發(fā)對國內(nèi)核電廠產(chǎn)生的實際影響

海生物暴發(fā)堵塞冷源系統(tǒng)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(fā)生過幾起因海洋生物暴發(fā)堵塞冷源系統(tǒng)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(fā)布了《國家核安全局關(guān)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(fā)生事件的原因、經(jīng)過等都做了詳細的介紹，具體表現(xiàn)為：

2014年7月21日，我國某核電廠因水母暴發(fā)導致冷源系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)對國外核電廠產(chǎn)生的實際影響

在2008～2015年這短短幾年的時間里，WANO網(wǎng)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(zhì)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(fā)對核電廠冷源系統(tǒng)造成的影響占有不小的比例。

3.維護核電廠安全的傳統(tǒng)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(tǒng)是開放式循環(huán)系統(tǒng)，流動轉(zhuǎn)化熱能和機械能的媒介物質(zhì)是海水，其主要工作是將設備冷卻水系統(tǒng)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(tǒng)導出余熱排出系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)的熱量，由此可以看出，重要核電廠用水系統(tǒng)冷卻水取水安全關(guān)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(wǎng)、攔污網(wǎng)、攔油網(wǎng)的作用

在設計取水明渠的時候，會偶爾出現(xiàn)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(wǎng)、攔污網(wǎng)、攔油網(wǎng)來攔截此類物質(zhì)，讓取水渠道的暢通和取水的清潔得到保障。

3.2循環(huán)水過濾系統(tǒng)的作用

循環(huán)水過濾系統(tǒng)主要負責過濾常規(guī)島循環(huán)系統(tǒng)、重要核電廠用水系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)的水源。其系統(tǒng)運行狀態(tài)分為正常運行和特殊穩(wěn)態(tài)運行。在正常運行狀態(tài)下每個機組有2列海水過濾設備（格柵除污機和鼓形濾網(wǎng)）運行，而在特殊穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下，格柵除污機會根據(jù)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(guān)閉，當水頭損失超過第二閥值的時候，會自動發(fā)出警報。

4.核電廠針對海生物暴發(fā)的影響采用的應對策略

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

4.1監(jiān)測對象和監(jiān)測手段

監(jiān)測對象：據(jù)研究結(jié)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(nèi)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(huán)節(jié)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(fā)便不易驅(qū)趕、攔截捕撈困難，進入核電冷源系統(tǒng)后清理起來也很困難，因此海生物應該成為核電廠重點監(jiān)測對象。

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

主動式高分辨率聲吶能夠快速地適應環(huán)境，在監(jiān)測目標的同時，還能利用回波分析預估目標的數(shù)量，以方便制定應對的方案。但聲吶技術(shù)局限性的工作原理會影響聲吶在大規(guī)模的探測區(qū)間內(nèi)監(jiān)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(jiān)測過程中比對，促使相應的監(jiān)測結(jié)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(tǒng)等風險。因此核電廠應當采取消殺和驅(qū)趕、改進進水口門布置、增設攔污網(wǎng)等工程防范措施。

5.結(jié)束語

綜上所述，濱海核電廠與海洋生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，海洋生態(tài)環(huán)境的變化影響著核電廠的冷源安全，并且由于海生物暴發(fā)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(tǒng)的安全，這樣才能保證核電廠穩(wěn)定發(fā)展。

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