內(nèi)陸核電廠液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放可行性初探

劉新華，鄧治國(guó)，張志銀，王曉亮，劉建輝，熊章輝，葉欣楠， 姚沛林，朱 好，陳 誠(chéng)，邢 磊，楊永春

(1.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082；2.中核遼寧核電有限公司，遼寧 興城 125100;3.中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840)

隨著GB 6249—2011《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》和GB 14587—2011《核電廠放射性液態(tài)流出物排放技術(shù)要求》的頒布實(shí)施，對(duì)具有受納水體的內(nèi)陸核電廠相關(guān)管理要求基本完善。但是，對(duì)缺乏受納水體區(qū)域核電廠址的放射性廢液處理和液態(tài)流出物排放管理，現(xiàn)行的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有進(jìn)行明確規(guī)定。對(duì)這類缺乏受納水體區(qū)域的核電廠，如果將滿足GB 6249—2011和GB 14587—2011要求的已經(jīng)解控的液態(tài)流出物轉(zhuǎn)變成氣態(tài)形式排放，是否對(duì)公眾和環(huán)境更有利？由此引出了液轉(zhuǎn)氣排放的思路和技術(shù)路線。

在常規(guī)工程的廢液處理中，也有液轉(zhuǎn)氣排放的實(shí)踐，如火電廠采用冷卻塔方式排放汽輪機(jī)冷卻水。而對(duì)于放射性廢液處理后轉(zhuǎn)變成氣態(tài)流出物進(jìn)行排放，國(guó)內(nèi)外雖有零星實(shí)踐，但尚未形成明確的排放技術(shù)路線。

采用液轉(zhuǎn)氣排放技術(shù)路線的前提是液態(tài)流出物在大氣中比在水體中能得到更好地?cái)U(kuò)散，對(duì)公眾的輻射影響更小。對(duì)于受納水體流量較小，只能接納部分液態(tài)流出物的核電廠廠址，可采取向受納水體排放與液轉(zhuǎn)氣排放相結(jié)合的方式進(jìn)行排放管理，即部分向受納水體排放，部分液轉(zhuǎn)氣排放。

液轉(zhuǎn)氣排放是近零排放的延伸，是將滿足解控水平的液態(tài)流出物由直接向受納水體排放變?yōu)橐恨D(zhuǎn)氣排放，不影響液態(tài)流出物的解控。液轉(zhuǎn)氣排放具有一定的適用范圍,其應(yīng)用原則包括液轉(zhuǎn)氣排放的正當(dāng)性、排放方式優(yōu)化、盡可能復(fù)用、槽式排放、放射性近零排放、劑量約束和劑量管理目標(biāo)值、總量控制和濃度控制等[1，2]。

2014年10月，冀東核電獲得河北省發(fā)改委同意開(kāi)展前期工作。冀東核電廠址沒(méi)有受納水體，但從能源規(guī)劃的角度，其建設(shè)又是非常必要的。因此，本文以冀東核電廠址和國(guó)內(nèi)某典型內(nèi)陸廠址為例，從液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)、排放工藝和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等方面，探討內(nèi)陸核電廠液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放的可行性，為我國(guó)缺乏受納水體區(qū)域核電廠的選址、建設(shè)和監(jiān)管提供參考。

1 液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)[3]

結(jié)合國(guó)內(nèi)核電廠規(guī)劃情況，本文主要針對(duì)“華龍一號(hào)”(HPR1000)和AP1000兩種堆型進(jìn)行分析。

1.1 “華龍一號(hào)”

對(duì)于“華龍一號(hào)”堆型，本文取0.1 GBq/t的131I當(dāng)量作為一回路冷卻劑現(xiàn)實(shí)源項(xiàng)[3，4]，采用這套源項(xiàng)對(duì)應(yīng)的一回路核素譜計(jì)算現(xiàn)實(shí)排放量。

廢液處理系統(tǒng)工藝方案為“過(guò)濾+節(jié)能蒸發(fā)+離子交換”，或者“絮凝注入/活性炭吸附+離子交換+超濾+反滲透+節(jié)能蒸發(fā)”。硼回收系統(tǒng)工藝方案為“過(guò)濾+除鹽+熱力除氣+蒸發(fā)”。相比于沿海廠址“華龍一號(hào)”電廠，本文的研究增加了廢液處理系統(tǒng)和硼回收系統(tǒng)的處理工藝，以提高去污因子。

“華龍一號(hào)”液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下：現(xiàn)實(shí)工況下核島液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積為7250 m3/a.機(jī)組，除氚和14C外其余核素的排放量為3.81×107Bq/a.機(jī)組，排放濃度為5.3 Bq/L。

對(duì)于氚和14C，由于其特殊的化學(xué)性質(zhì)，現(xiàn)有的處理工藝不能去除廢液中的氚，對(duì)于14C的去除作用也十分有限。因此在計(jì)算排放量時(shí)，保守的認(rèn)為一回路冷卻劑中產(chǎn)生的氚和14C全部通過(guò)液轉(zhuǎn)氣途徑排放到環(huán)境中。氚和14C的排放量，如表1所示。

表1 液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積和排放量Table 1 Discharge volume and discharge amount of Liquid-to-Gas conversion

1.2 AP1000

對(duì)于AP1000堆型，現(xiàn)實(shí)工況下一回路冷卻劑、二回路冷卻劑液相和汽相中的主要核素濃度取自ANSI/ANS 18.1—1999[5]，由于134Cs和137Cs等核素的活度濃度未能包絡(luò)美國(guó)核電廠2001—2004年間的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)于這些核素的活度濃度仍然取ANSI/ANS 18.1—1984[6]中的數(shù)據(jù)。

廢液處理系統(tǒng)工藝方案為“過(guò)濾+離子交換+節(jié)能蒸發(fā)”，或者“超濾+反滲透+連續(xù)電除鹽+離子交換+蒸發(fā)”。相比于沿海廠址AP1000電廠，本文的研究增加了廢液處理系統(tǒng)處理工藝，以提高去污因子。AP1000堆型無(wú)硼回收系統(tǒng)。

AP1000液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下：現(xiàn)實(shí)工況下核島液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積為2 945 m3/a.機(jī)組，除氚和14C外其余核素的排放量為1.38×107Bq/a.機(jī)組，排放濃度為4.7 Bq/L。氚和14C的排放量，參見(jiàn)表1。

兩種堆型放射性廢液經(jīng)處理后，除氚和14C外其余核素的排放濃度均小于10 Bq/L，也小于GB 6249—2011中規(guī)定的內(nèi)陸核電廠排放濃度限值(100 Bq/L)。

2 液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放方案[7]

本節(jié)以冀東核電廠址為例，對(duì)空冷塔、天然蒸發(fā)池、水冷塔、煙囪、單建排放設(shè)施、中水蓄水池蒸發(fā)排放與空冷塔排放結(jié)合，共六種可能的液轉(zhuǎn)氣排放方案進(jìn)行介紹。

本文以“華龍一號(hào)”和AP1000堆型作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以兩種堆型電廠核島液態(tài)流出物排放系統(tǒng)為設(shè)計(jì)接口。對(duì)于需要進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放的廢液體積，根據(jù)第2節(jié)的研究并參考國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，按照單臺(tái)機(jī)組10 000 m3設(shè)計(jì)，可滿足“華龍一號(hào)”和AP1000兩種堆型廢液排放量要求。本節(jié)研究中全廠址按建設(shè)4臺(tái)機(jī)組考慮，液轉(zhuǎn)氣排放廢液總量取40 000 m3/a。

2.1 空冷塔

對(duì)于水資源短缺地區(qū)，為了節(jié)約用水，核電廠常規(guī)島冷卻系統(tǒng)可采用帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)。結(jié)合場(chǎng)地布置條件，冀東核電廠址采用“一機(jī)兩塔”的空冷塔布置方案。

液態(tài)流出物通過(guò)排放泵從排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)有控制地輸送至空冷塔內(nèi)的排放裝置，在空冷塔內(nèi)壁高于散熱器位置(距地面約50 m高)設(shè)置噴霧排放裝置，噴嘴斜向上安裝。液態(tài)流出物通過(guò)霧化輔助裝置霧化后分散到塔內(nèi)空氣中，利用塔內(nèi)與外界環(huán)境比較相對(duì)較高的溫度和較大的風(fēng)速以及霧化后巨大的氣液接觸面積，完全蒸發(fā)為氣態(tài)，并通過(guò)空冷塔出風(fēng)口排入大氣環(huán)境，工藝簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 空冷塔液轉(zhuǎn)氣排放工藝簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic diagram of liquid-to-gas conversion discharge via air cooling tower

計(jì)劃在兩座空冷塔內(nèi)安裝霧化裝置實(shí)現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣蒸發(fā)排放，一用一備。利用冀東廠址區(qū)域氣象條件分析，空冷塔內(nèi)全年無(wú)結(jié)冰，排除降水、大風(fēng)等不利于蒸發(fā)的天氣影響，保守按全年排放250天計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組排2放速率為0.5 L/s。利用空冷塔內(nèi)環(huán)境參數(shù)計(jì)算得出，廠址區(qū)域如果滿足4臺(tái)機(jī)組2 L/s的蒸發(fā)速率，大約需要水面蒸發(fā)面積20 000 m2。為滿足所需的蒸發(fā)面積，至少需要利用噴嘴將流出物霧化成顆粒直徑11 μm。

2.2 天然蒸發(fā)池

核電廠液態(tài)流出物經(jīng)過(guò)收集后貯存在核島液態(tài)流出物排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)，待環(huán)境排放條件允許時(shí)，通過(guò)排放泵有控制地輸送到蒸發(fā)池，再通過(guò)自然蒸發(fā)的方式將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化成氣態(tài)排入大氣。為了保證蒸發(fā)池合理利用，蒸發(fā)池設(shè)置高高液位報(bào)警與排放泵閥聯(lián)鎖，建立槽式排放系統(tǒng)和蒸發(fā)池注水統(tǒng)一協(xié)調(diào)機(jī)制。

根據(jù)排放計(jì)劃及冀東核電廠址氣象觀測(cè)資料分析，4臺(tái)機(jī)組核電廠液態(tài)流出物在蒸發(fā)條件相對(duì)不好的7—10月蒸發(fā)排放，需要水面面積41 700 m2。擬在廠區(qū)內(nèi)建設(shè)4座天然蒸發(fā)池(3用1備)，每座蒸發(fā)池尺寸為150 m(長(zhǎng))×100 m(寬)×2 m(深)。每座蒸發(fā)池面積為15 000 m2，總面積為60 000 m2，總有效容積為96 000 m3。

蒸發(fā)池設(shè)計(jì)能承受地震應(yīng)力，排放管道安裝在管溝內(nèi)，便于檢查管道的密封性。蒸發(fā)池內(nèi)表面做防滲處理。蒸發(fā)池的四周，特別是在地下水水流方向的下游設(shè)置觀測(cè)井，抽取不同地層的水樣以便監(jiān)測(cè)滲漏情況。本設(shè)施設(shè)置自動(dòng)清砂裝置。根據(jù)需要，通過(guò)清砂裝置的抓具可將池底積砂包裝后送至極低放固體廢物填埋場(chǎng)處理。池水放射性濃度達(dá)到設(shè)計(jì)限值時(shí)，本設(shè)施可將天然蒸發(fā)濃縮的池水返回低放廢液蒸發(fā)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2.3 水冷塔

國(guó)內(nèi)火電廠多采用濕冷系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外部分核電站的常規(guī)島循環(huán)冷卻水系統(tǒng)也采用帶二次循環(huán)冷卻塔的水冷系統(tǒng)。因此，本方案采用水冷塔實(shí)現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣排放。

首先，液態(tài)流出物通過(guò)排放泵從排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)有控制地輸送至冷卻塔內(nèi)的噴霧排放裝置，液態(tài)流出物通過(guò)噴霧排放裝置霧化后分散到塔內(nèi)空氣中，并隨冷卻塔的抽吸作用排入大氣環(huán)境。噴霧排放裝置安裝在配水槽以上(距地面約170 m高)，避免受循環(huán)水淋水影響。

排放時(shí)，霧化為細(xì)小顆粒的流出物與冷卻塔蒸發(fā)水混合，一同排入大氣環(huán)境。霧滴受到的風(fēng)壓力約為液滴自重的7倍，且排放高度距離塔口較近，因此，液滴很容易被帶出冷卻塔。水冷塔正常運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)水量為0.772 m3/s。液態(tài)流出物排放流量為1.268×10-3m3/s。蒸發(fā)水量約為流出物排放流量的600倍，流出物得到了充分的稀釋。由于液態(tài)流出物排放量小，對(duì)冷卻塔內(nèi)外的相對(duì)濕度影響很小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.4 煙囪

對(duì)于“華龍一號(hào)”堆型：可通過(guò)硼回收系統(tǒng)或廢液處理系統(tǒng)的蒸發(fā)器將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽經(jīng)凈化后，將蒸汽輸送至核島通風(fēng)系統(tǒng)的煙囪。核島排風(fēng)與蒸汽混合吸濕后高架排放。蒸汽排放管道上設(shè)置有監(jiān)測(cè)儀表，對(duì)排放蒸汽進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，如監(jiān)測(cè)到蒸汽不滿足排放要求，則冷凝后重新送回供料槽重新進(jìn)行蒸發(fā)。分別在蒸汽輸送管道低點(diǎn)設(shè)置疏水閥，在煙囪底部設(shè)排水地漏，收集冷凝液返回供料槽重新蒸發(fā)。

對(duì)于AP1000堆型：可利用蒸發(fā)器將AP1000液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽，通過(guò)核島煙囪進(jìn)行排放。因?yàn)锳P1000堆型未設(shè)計(jì)廢液蒸發(fā)處理裝置，所以要增加3臺(tái)3.5 t/h的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器放置在核島或者靠近核島的廠房?jī)?nèi)。

“華龍一號(hào)”和AP1000核島煙囪均為單堆設(shè)計(jì)。

2.5 單建排放設(shè)施

本方案可采用霧化和蒸發(fā)兩種排放工藝，將液態(tài)流出物從單建排放煙囪中高架排放。

霧化排放工藝：液態(tài)流出物通過(guò)排放泵進(jìn)入霧化室，經(jīng)噴霧裝置形成均勻細(xì)密的小液滴。同時(shí)，在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，空氣慣性除塵后通過(guò)加熱器加熱到所需溫度后進(jìn)入高壓噴霧室。在霧化室內(nèi)高溫空氣與霧化液滴充分混合增濕后，送往排放煙囪高架排放。排放煙囪底部設(shè)有集液盤(pán)收集冷凝液送往廢液處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

蒸發(fā)排放工藝：通過(guò)單建排放設(shè)施內(nèi)的蒸發(fā)器將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽后排放。蒸汽排放管道上設(shè)置有監(jiān)測(cè)儀表，對(duì)排放蒸汽進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，如監(jiān)測(cè)到蒸汽不滿足排放要求，則冷凝后重新送回供料槽進(jìn)行再蒸發(fā)。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)將空氣經(jīng)慣性除塵、空氣過(guò)濾器后引入排放煙囪。分別在蒸汽輸送管道低點(diǎn)設(shè)置疏水閥，在煙囪底部設(shè)排水地漏，收集冷凝液返回供料槽重新蒸發(fā)。

2.6 中水蓄水池與空冷塔結(jié)合

中水蓄水池用于收集常規(guī)島輔機(jī)和廠用水系統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的排污水、廠區(qū)內(nèi)非放射性生產(chǎn)廢水，處理后回收利用。還用于貯存核電廠15天正常生產(chǎn)用水量，同時(shí)再生水原水池有效容積滿足停堆后核電廠廠用水系統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔30天補(bǔ)水量的要求。中水水質(zhì)為一級(jí)A。中水蓄水池中的中水經(jīng)處理后用于輔機(jī)冷卻塔補(bǔ)水、(重要)廠用水系統(tǒng)冷卻塔補(bǔ)水、廠區(qū)綠化、道路澆灑、洗車用水、除鹽水處理廠房等，且一直循環(huán)使用。

“華龍一號(hào)”四臺(tái)機(jī)組中水蓄水池設(shè)置2座，單座中水蓄水池大小為(150×84×9)m，單座有效容積約為115 000 m3。AP1000四臺(tái)機(jī)組中水蓄水池設(shè)置2座，單座中水蓄水池大小為(123×95×12.5)m，單座有效容積約為145 000 m3。運(yùn)行過(guò)程中水蓄水池水位基本保持不變。

根據(jù)計(jì)算，中水蓄水池不能完全容納4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)排放的液態(tài)流出物，剩余的液態(tài)流出物利用空冷塔進(jìn)行排放。需要建設(shè)核島液態(tài)流出物排放廠房到中水蓄水池的管溝和排放管道，同時(shí)還需建設(shè)一套空冷塔排放系統(tǒng)用于剩余液態(tài)流出物的排放。

六種液轉(zhuǎn)氣排放方案比較表，如表2所示。

表2 六種液轉(zhuǎn)氣排放方案比較表Table 2 Comparison of Six Liquid-to-Gas conversion discharge processes

3 液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放環(huán)境影響評(píng)價(jià)[8]

基于第2節(jié)液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)和第3節(jié)液轉(zhuǎn)氣排放方案，本節(jié)結(jié)合冀東廠址氣象、人口分布等環(huán)境條件，分別對(duì)6種液轉(zhuǎn)氣排放方案采用CALPUFF模式進(jìn)行大氣彌散計(jì)算和公眾輻射影響評(píng)價(jià)。為了對(duì)比分析，還開(kāi)展了某典型內(nèi)陸廠址的液態(tài)流出物直接排放的輻射影響評(píng)價(jià)。

3.1 廠址環(huán)境條件

兩廠址的氣象要素統(tǒng)計(jì)值參見(jiàn)表3。從表3可知，兩廠址的年均風(fēng)速和靜風(fēng)頻率相當(dāng)，低風(fēng)速出現(xiàn)頻率較高，大于6 m/s的大風(fēng)出現(xiàn)頻率很低。鑒于兩廠址的降水量差異較大，在計(jì)算濕沉積時(shí)，根據(jù)年降水量進(jìn)行了相應(yīng)的折算。從大氣彌散的角度，某典型內(nèi)陸廠址的氣象條件與冀東廠址相似。

表3中冀東廠址0.5～2.0 m/s的風(fēng)頻和>6.0 m/s的風(fēng)頻，是根據(jù)廠址代表性氣象站青龍站2012—2013年的氣象資料統(tǒng)計(jì)得到，其他氣象要素則根據(jù)青龍站自建站至2013年多年氣象觀測(cè)值統(tǒng)計(jì)得到。某典型內(nèi)陸廠址的氣象要素根據(jù)廠址現(xiàn)場(chǎng)氣象觀測(cè)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

3.2 大氣彌散計(jì)算

由于冀東廠址與某典型內(nèi)陸廠址的年平均風(fēng)速低、小靜風(fēng)頻率高，為了能夠更好地反映低風(fēng)速下大氣彌散特征，本文采用了美國(guó)環(huán)保署推薦的CALPUFF模式來(lái)計(jì)算氣載放射性流出物及液轉(zhuǎn)氣的大氣彌散和沉積。該模式經(jīng)過(guò)調(diào)試和野外示蹤物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，適用于內(nèi)陸風(fēng)速低、小靜風(fēng)頻率高廠址的大氣彌散模擬。

CALPUFF是一個(gè)多層、多物種、非穩(wěn)態(tài)拉格朗日煙團(tuán)擴(kuò)散模式，通過(guò)跟蹤從排放源釋放的離散煙團(tuán)的運(yùn)行來(lái)模擬煙團(tuán)移動(dòng)路徑上的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化和清除，直至煙團(tuán)離開(kāi)模擬區(qū)域。此外，煙團(tuán)的擴(kuò)散過(guò)程中顯式地考慮氣象條件的時(shí)空變化。非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的一個(gè)重要作用是煙團(tuán)可以隨著風(fēng)向的改變而改變移動(dòng)路徑，煙團(tuán)在移動(dòng)過(guò)程中響應(yīng)空間變化的地表特征，如地表粗糙度、土壤含水量等。CALPUFF能模擬從幾十米到幾百千米中等尺度范圍，以及一些非穩(wěn)態(tài)情況(如小靜風(fēng)、熏煙、環(huán)流、地形和海岸效應(yīng)等)，適合于復(fù)雜地形的模擬。CALPUFF模式采用美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)提供的約90 m分辨率的地形高程資料和900 m分辨率的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)，以及廠址周圍各氣象站的逐時(shí)地面觀測(cè)資料和探空資料。

在某典型內(nèi)陸廠址開(kāi)展了大氣擴(kuò)散試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)CALPUFF模式進(jìn)行本地化修正和改進(jìn)，將CALPUFF模擬濃度與實(shí)測(cè)示蹤物濃度進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明改進(jìn)后的模式能夠很好地模擬小風(fēng)條件下煙流的擺動(dòng)和偏轉(zhuǎn)，模擬的峰值濃度與實(shí)測(cè)值吻合很好。表明CALPUFF煙團(tuán)模式適合于內(nèi)陸小靜風(fēng)、復(fù)雜地形廠址的大氣擴(kuò)散模擬。

本文針對(duì)“華龍一號(hào)”和AP1000兩種堆型，計(jì)算4臺(tái)機(jī)組氣載放射性流出物的大氣彌散因子和干、濕沉積因子，以及各種液轉(zhuǎn)氣方案的大氣彌散因子和沉積因子。針對(duì)各方案，選取的模擬區(qū)域?yàn)橐?號(hào)核島煙囪為中心，10 km×10 km及160 km×160 km的兩套區(qū)域。大氣彌散計(jì)算的水平網(wǎng)格距分別為50 m和1 km，以更好地模擬近場(chǎng)的高濃度分布，垂直方向自地面至3 000 m不等距地分為10層。

由評(píng)價(jià)結(jié)果可知。

(1)由于空冷塔和水冷塔排放高度很高、通風(fēng)流量大、風(fēng)速高、空氣出口溫度較高，其對(duì)于氣載流出物的排放彌散十分有利，雖然廠址地區(qū)大氣彌散情況較差，但通過(guò)空冷塔排放后廠址附近各子區(qū)的大氣彌散因子依然很小，大氣彌散因子最大值出現(xiàn)的方位也較遠(yuǎn)，但由于水冷塔還涉及核素在塔內(nèi)的累積、放射性核素與排出塔外霧滴相互作用等不確定因素，還需開(kāi)展較多的研究加以明確。

(2)天然蒸發(fā)池排放方案為地面排放的面源，受到廠址大氣彌散條件較差的限制，蒸發(fā)池附近的大氣彌散因子較大，氣載流出物的彌散情況較差。

(3)對(duì)于利用核島煙囪和單建排放設(shè)施排放的方案，其氣載流出物的大氣彌散情況介于空冷塔和蒸發(fā)池排放方案之間，由于擬定的單建排放設(shè)施方案的排放口更高，其大氣彌散情況稍好于利用核島煙囪排放方案。

(4)對(duì)于通過(guò)中水蓄水池排放方案，由于考慮其放射性核素通過(guò)廠區(qū)綠化、蓄水池水面蒸發(fā)等途徑排放，所以對(duì)其按照地面面源考慮，其大氣彌散情況與天然蒸發(fā)池排放方案相近，但由于目前對(duì)于中水蓄水池排放方案中具體在哪些位置會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)、通過(guò)哪些設(shè)冷水的冷卻塔蒸發(fā)排放等參數(shù)不明確，因此其大氣彌散的估算結(jié)果還很粗糙。

綜合比較而言，空冷塔和水冷塔排放方案的彌散情況要遠(yuǎn)優(yōu)于天然蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案，核島煙囪和單建排放設(shè)施排放的方案介于之間。

3.3 劑量后果評(píng)價(jià)

核電廠運(yùn)行時(shí)，氣載流出物釋放到環(huán)境后對(duì)公眾的照射途徑可歸納為：空氣浸沒(méi)外照射、地表沉積外照射、吸入空氣內(nèi)照射和食入農(nóng)牧產(chǎn)品內(nèi)照射。液態(tài)流出物釋放到環(huán)境后對(duì)公眾的照射途徑可歸納為：飲用水內(nèi)照射，食入農(nóng)牧產(chǎn)品內(nèi)照射，食入水產(chǎn)品內(nèi)照射，岸邊沉積外照射以及游泳、劃船和從事水上作業(yè)時(shí)受到的外照射。氣載流出物對(duì)公眾造成的輻射劑量的估算采用AIRDOS-EPA程序計(jì)算。

對(duì)于冀東廠址，根據(jù)目前廠址人口分布情況，計(jì)算了六種液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放對(duì)公眾造成的最大個(gè)人劑量(見(jiàn)圖2和圖3)。

圖2 冀東廠址液轉(zhuǎn)氣排放對(duì)公眾造成的最大劑量Fig.2 Max public exposure caused by liquid-to-gas conversion dischargearound Jidong site

圖3 冀東廠址所有氣態(tài)流出物排放對(duì)公眾造成最大劑量Fig.3 Max public exposure caused byby all gaseous effluent discharges around Jidong site

圖2為液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放部分所致的公眾劑量。圖3為所有氣態(tài)流出物排放所致的公眾劑量，即包括液轉(zhuǎn)氣排放的氣態(tài)流出物，以及原設(shè)計(jì)中通過(guò)煙囪排放的氣態(tài)流出物所致的公眾劑量。煙囪氣態(tài)流出物排放源項(xiàng)取自設(shè)計(jì)文件[3,4,6]。

對(duì)于選取的某典型內(nèi)陸廠址，根據(jù)目前廠址人口分布情況，計(jì)算了三種液態(tài)流出物排放對(duì)公眾造成的最大個(gè)人劑量，如圖4和圖5所示。

圖4 某典型內(nèi)陸廠址液轉(zhuǎn)氣排放對(duì)公眾造成最大劑量Fig.4 Max public exposure caused by liquid-to-gas conversion discharge around a typical inland site

圖5 某典型內(nèi)陸廠址所有氣態(tài)流出物排放對(duì)公眾造成的最大劑量Fig.5 Max public exposure caused by all gaseous effluent discharges around a typical inland site

圖4液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放部分所致的公眾劑量。圖5為所有氣態(tài)流出物排放所致的公眾劑量，即包括液轉(zhuǎn)氣排放的氣態(tài)流出物，以及原設(shè)計(jì)通過(guò)煙囪排放的氣態(tài)流出物所致的公眾劑量。為便于比較，圖中還給出了“直排”方案，即液態(tài)流出物直接排入受納水體時(shí)對(duì)公眾造成的最大劑量。

從圖2至圖5可知，無(wú)論是“華龍一號(hào)”還是AP1000堆型，廠址四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，若液態(tài)流出物通過(guò)液轉(zhuǎn)氣排放，氣態(tài)流出物通過(guò)核島煙囪排放，二者綜合對(duì)廠址周圍公眾所致的最大個(gè)人有效劑量均遠(yuǎn)小于GB 6249—2011中規(guī)定的劑量約束值(0.25 mSv/a)。

3.4 環(huán)境影響初步評(píng)價(jià)結(jié)論

(1)通過(guò)空冷塔、水冷塔、核島煙囪和單建排放設(shè)施進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放后廠址周圍公眾所受到的最大個(gè)人有效劑量均低于豁免劑量準(zhǔn)則所規(guī)定的10 μSv/a劑量水平，其中空冷塔、和水冷塔排放方案小于1 μSv/a量級(jí)，冀東廠址空冷塔排放方案甚至小于0.1 μSv/a。

(2)蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案所造成的公眾最大個(gè)人有效劑量超過(guò)了解控劑量準(zhǔn)則所規(guī)定的10 μSv/a劑量水平，公眾受到的最大個(gè)人有效劑量達(dá)到了公眾劑量約束值的50%左右，同時(shí)如若考慮蒸發(fā)池附近有長(zhǎng)期居住的居民的話，其所受到的最大個(gè)人有效劑量有可能超過(guò)劑量約束值的要求。

(3)與氣載流出物排放造成的輻射影響相比，各液轉(zhuǎn)氣排放方案的劑量評(píng)價(jià)結(jié)果中，空冷塔排放方案所造成的劑量比氣載流出物排放低2個(gè)量級(jí)，蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案則要比氣載流出物排放高1到2個(gè)量級(jí)；其他液轉(zhuǎn)氣排放方案造成的劑量與氣載流出物排放造成的輻射影響相當(dāng)。

(4)由于除氚和14C外其余核素經(jīng)凈化后已經(jīng)達(dá)到了非常低的水平，因此對(duì)于公眾的輻射劑量貢獻(xiàn)主要為氚，達(dá)到了總劑量貢獻(xiàn)的90%以上，但從輻射影響的總量來(lái)看，除蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案外，其他各液轉(zhuǎn)氣排放方案對(duì)公眾造成的輻射影響是很低的。

4 結(jié)論與建議

本文針對(duì)我國(guó)缺乏受納水體區(qū)域核電廠選址和建設(shè)的瓶頸問(wèn)題，對(duì)液轉(zhuǎn)氣排放的源項(xiàng)、工藝及環(huán)境影響開(kāi)展了初步研究，為我國(guó)缺乏受納水體區(qū)域核電廠的選址、建設(shè)和監(jiān)管提供了技術(shù)支持。

本文研究表明，通過(guò)空冷塔和水冷塔進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量小于1 μSv/a；通過(guò)核島煙囪或者單建排放設(shè)施方案進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放排放，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量在1 μSv/a量級(jí)水平；通過(guò)蒸發(fā)池或者中水蓄水池進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量在10 μSv/a量級(jí)水平。本文從公眾劑量評(píng)價(jià)的角度，進(jìn)一步論證了液轉(zhuǎn)氣排放技術(shù)路線的可行性，也說(shuō)明了將1 μSv量級(jí)作為液轉(zhuǎn)氣近零排放指標(biāo)的合理性。

需要說(shuō)明的是，受時(shí)間、技術(shù)手段、工程技術(shù)原理等方面的限制，對(duì)于諸如水冷塔內(nèi)的放射性核素的累積、水冷塔周圍的濕沉積、中水蓄水池內(nèi)的核素累積、含有氣化水的氣載流出物的照射途徑等問(wèn)題沒(méi)有開(kāi)展深入研究，采用了較為保守的假設(shè)，這些問(wèn)題在后續(xù)工程應(yīng)用中還需要開(kāi)展深入研究。

建議盡快研究制定或修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t，明確規(guī)定缺乏受納水體區(qū)域核電廠液轉(zhuǎn)氣排放的排放總量控制值等具體管理要求。同時(shí)，建議深入開(kāi)展核電廠液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放方式的工程應(yīng)用研究，為我國(guó)缺乏受納水體區(qū)域核電廠選址和建設(shè)提供基礎(chǔ)。