苑佳卉 吳元柱

（中核遼寧核電有限公司，遼寧 興城125100）

1 溫排水簡介

溫度上升了的循環(huán)冷卻水稱溫排水。核電站溫排水一般有兩種處理方式：一是直接排放至自然水域，即直接將吸收發(fā)電乏汽余熱的冷卻水排至自然水域，通過與受納水體的摻混從而將大量余熱帶入水域，稱為“一次循環(huán)冷卻”；二是排至冷卻塔，采用冷卻塔來冷卻循環(huán)水，冷卻水?dāng)y帶的余熱經(jīng)冷卻塔釋放到環(huán)境大氣中，稱為“二次循環(huán)冷卻”。例如，美國的104座核反應(yīng)堆中，60座使用一次冷卻，35座使用濕式冷卻塔的二次冷卻，9座使用根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行切換的雙冷卻系統(tǒng)；法國有4個(gè)濱海核電廠，全部使用海水直流冷卻，15個(gè)內(nèi)陸核電廠中11個(gè)（32座反應(yīng)堆）使用冷卻塔蒸發(fā)冷卻，另外4個(gè)（12座反應(yīng)堆）使用河水或湖水直流冷卻；英國、瑞典、芬蘭、加拿大、南非、日本、韓國等國的核電廠基本都建在海邊（或大湖邊），全部采用直流冷卻[1]。我國目前所有運(yùn)行和在建核電廠均為濱海廠址，采用以海水為最終熱阱的一次循環(huán)冷卻方式。

2 溫排水研究現(xiàn)狀及典型溫排水排放方式

2.1 核電溫排水特點(diǎn)

我國核電站絕大部分為濱海廠址，規(guī)劃臺數(shù)多，裝機(jī)容量大。核電站的溫排水主要有兩個(gè)特點(diǎn)：一是冷卻水排放量大，以遼寧某核電站為例，一期工程兩臺機(jī)組，夏季工況溫排水排放速率69m3/s，即每天排放量約為596萬立方米；二是溫排水排放溫度相對不高但由于流量大導(dǎo)致排放熱量大，以北方某核電站為例，夏季工況溫升8℃，設(shè)計(jì)排水溫度28.5℃，排放熱量2.0×1011kJ；冬季工況溫升10℃，設(shè)計(jì)排水溫度8.2℃，排放熱量 2.5×1011kJ。

2.2 溫排水危害

核電站相對與火電效率較低，約60%的熱量隨冷卻水排入受納水體，循環(huán)冷卻水將大量余熱釋放到環(huán)境自然造成了能源的浪費(fèi)和明顯的環(huán)境熱污染，主要表現(xiàn)為對生態(tài)環(huán)境和海水理化性質(zhì)的影響。

生態(tài)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在對魚類洞游通道、產(chǎn)卵區(qū)、棲息地的影響，魚類生活在水中,對水溫的變化敏感,同時(shí)因?yàn)轸~類是變溫動(dòng)物,其體溫的調(diào)節(jié)能力相對較弱,因此溫度較高或溫度變化較快會對其產(chǎn)生熱影響或熱沖擊；影響其他水生生物的生長，溫升對藻類、浮游動(dòng)物和底棲生物也可能產(chǎn)生一定的熱影響，表現(xiàn)在一定的溫升會使浮游藻類的種群組成發(fā)生變化。

電廠大量溫排水的排放影響海水理化性質(zhì)，溫排水使水域溫度升高，在水體表面常出現(xiàn)白色浮沫，造成水色渾濁，透明度降低，以及溶解氧含量下降，增加氨氮及重金屬的毒副作用，從而影響水域中生物的生存此外，由于溫排水溫度比周邊海域水溫高，電廠排出的"熱水"浮于冷水上面，在近排放口的淺水區(qū)如果水動(dòng)力條件比較好，潮流混合比較充分，溫排水入水后很快就能和水體垂直混合均勻，但當(dāng)垂直混合不是很強(qiáng)烈時(shí)，溫排水會影響到水體表層下2～4m，因此在對混合區(qū)水域進(jìn)行監(jiān)測時(shí)應(yīng)關(guān)注這一水層，尤其是該水層的生物生態(tài)受影響情況。

2.3 典型排放方式

目前國內(nèi)所有運(yùn)行和在建核電站均為濱海廠址采取以海水為最終熱阱的“一次循環(huán)冷卻”方式?；I建核電站對二次循環(huán)冷卻的設(shè)計(jì)也近于完善。國際上常見的溫排水排放方式有三種：近岸明渠排放、深海暗管排放、循環(huán)冷卻塔方案。

近岸明排優(yōu)點(diǎn)：工程投資低水頭損失小，運(yùn)行維護(hù)方便；缺點(diǎn)：對海洋生態(tài)環(huán)境影響較大。

深海暗管排放優(yōu)點(diǎn)：對海域海流和泥，沙沖於影響小；缺點(diǎn)：工程造價(jià)高，運(yùn)行維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)高。

循環(huán)冷卻塔優(yōu)點(diǎn)：對海洋生態(tài)環(huán)境影響??；缺點(diǎn)：低放廢液排放問題顯著；在核電應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)少；造價(jià)高

2.3.1 近岸明渠排放

北方某核電的循環(huán)冷卻水及廠用水均取用渤海海水，排水設(shè)計(jì)方案采用典型的明渠近岸排放方式。

核電廠規(guī)劃建設(shè)的6臺機(jī)組合用一條排水明渠，明渠由排水明渠西導(dǎo)流堤、南導(dǎo)流堤及東導(dǎo)流堤組成，排水明渠南部排水布置，排水口門位于廠區(qū)西部，水深約-6.0m的區(qū)域，排水工程采用暗涵結(jié)構(gòu)經(jīng)過廠區(qū)，穿過中隔堤、廠區(qū)西護(hù)岸將溫排水導(dǎo)入排水明渠中，排水明渠采用漸變底高程等渠底寬度的明渠，排水明渠底寬75m，一、二、三期出水口前各段明渠底高程分別為-4.0m、-5.0m和-6.0m，施工采用填海造地、水下炸礁、拋石斜坡堤等施工工藝。

2.3.2 深海暗管排放

南方某核電廠址采用差位式布置，溫排水排放采用典型的深海暗管排放設(shè)計(jì)方案。排水口都布置在廠區(qū)西北部的近岸海域，排水口設(shè)置在深水區(qū)域廠區(qū)的西北部，海底高程約-13m區(qū)域，排水口為海底淹沒出流。排水工程由排水隧道及排水出口組成，排水工程在虹吸井后陸域部分采用隧道+暗渠爆破施工的形式，海域部分采用沉管的施工方式每期工程設(shè)置兩條排水流道為循環(huán)冷卻水和重要廠用水共用，自虹吸井出來后沿廠區(qū)西南側(cè)排向西北側(cè)大海。

2.3.3 循環(huán)冷卻塔方案

目前，國內(nèi)運(yùn)行核電站尚無循環(huán)冷卻塔方案。但內(nèi)陸及近海廠址的循環(huán)冷卻塔方案基本設(shè)計(jì)已完成。北方某近海核電廠址采取一機(jī)一塔布置方案。排水口設(shè)置在河道內(nèi)，海河口排放液態(tài)流出物。

3 溫排水綜合利用

核電廠溫排水余熱的充分利用，可以使原本要排放到大氣或水域中的熱量大大減少，甚至能實(shí)現(xiàn)電廠余熱的“零排放”，在節(jié)約能源、產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也達(dá)到了保護(hù)電廠溫排水受納水體免遭熱污染的目的。

據(jù)調(diào)研，電站溫排水余熱的潛在利用途徑主要包括以下幾個(gè)方面:

（1）農(nóng)業(yè)利用。農(nóng)業(yè)利用項(xiàng)目包括室外土壤增溫、灌溉、溫室加熱和制冷、農(nóng)作物干燥、家畜糞便處理以及家畜庇護(hù)場所的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)等；

（2）水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)利用。水產(chǎn)養(yǎng)殖包括各種海產(chǎn)品及淡水生物的養(yǎng)殖；

（3）工業(yè)及居所供暖等余熱利用工程。通過利用熱泵技術(shù)，可以提高循環(huán)冷卻水的熱品位，提升其利用價(jià)值。需要77～110℃之間熱能的工業(yè)過程主要有:工業(yè)空間供熱；食品加工、洗滌、去皮、消毒和清潔等行業(yè)；金屬去污和處理；石油化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)的蒸餾作用；谷物、木材及各類海產(chǎn)品或水產(chǎn)品干燥等。

4 結(jié)語

根據(jù)目前核電站溫排水現(xiàn)狀，給出如下建議：

1）鼓勵(lì)企業(yè)出臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)則、指南等，在項(xiàng)目的檢驗(yàn)中篩選出可行性高、適用性強(qiáng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提高為法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行。

2）職能部門加強(qiáng)監(jiān)管，引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，通過更加精確的監(jiān)測實(shí)施有效的管控。在審批方面嚴(yán)格控制、把關(guān)，全面考慮當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。

3）核電在選擇溫排水排放方式過程中，不但要考慮經(jīng)濟(jì)可行性，更要關(guān)注生態(tài)環(huán)境影響。

4）借鑒發(fā)達(dá)國家的溫排水綜合利用經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)電站溫排水綜合利用的開發(fā)。

［1］陳曉秋，商照榮.核電廠環(huán)境影響審查中的溫排水問題[J].校安全，2007（02）.

［2］劉永葉，劉森林，陳曉秋.核電廠溫排水余熱綜合利用方案設(shè)計(jì)的初步研究[J].電力科學(xué)與環(huán)保，2012（02）.

［3］張曉峰.核電廠溫排水環(huán)境影響評價(jià)及減緩措施[J].海洋技術(shù)，2010（04）.