李超

摘 要：該文采用SACTI程序，建立冷卻塔數(shù)學(xué)模型，以某核電廠大型海水冷卻塔為例，模擬計(jì)算海水冷卻塔產(chǎn)生的霧羽和蔭屏，分析太陽輻射損失對(duì)環(huán)境的影響范圍與程度，此評(píng)價(jià)結(jié)果可作為項(xiàng)目海水冷卻塔環(huán)境影響評(píng)價(jià)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：核電廠 海水冷卻塔 霧羽

中圖分類號(hào)：TU528.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0031-02

根據(jù)《“十三五”核工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，核電廠規(guī)模將不斷擴(kuò)大、場(chǎng)地日趨集中。因此，討論海水冷卻塔的霧羽和蔭屏造成的太陽輻射損失對(duì)環(huán)境影響的預(yù)測(cè)方法具有重要意義[1]。

該文根據(jù)美國(guó)核管理委員會(huì)推薦的SACTI程序的水汽擴(kuò)散物理原理[2-3]，以某核電廠為例，結(jié)合該廠址一年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立冷卻塔數(shù)學(xué)模型，模擬計(jì)算冷卻塔的霧羽和蔭屏的范圍，進(jìn)而評(píng)價(jià)太陽輻射損失對(duì)環(huán)境的影響。

1 建立霧羽計(jì)算模型

霧羽的范圍主要包括可見霧羽的長(zhǎng)度、抬升高度與可見霧羽的范圍。霧羽模型截面分為動(dòng)量、溫度、濕度三層，分別對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)量、溫度、濕度值。霧羽抬升過程中，霧羽薄層?s與周圍空氣?m混合，同時(shí)滿足質(zhì)量、水平動(dòng)量、垂直動(dòng)量、熱焓和總水量守恒約束條件。結(jié)合一定的氣象條件，通過求解常微分流量函數(shù)方程組從而得到霧羽抬升形態(tài)和分布預(yù)測(cè)。

假定質(zhì)量為?m的空氣與長(zhǎng)度為?s的霧羽混合，混合期間，霧羽的飽和狀態(tài)不發(fā)生改變，夾帶速率常數(shù)和霧羽夾帶速率通過以下公式定義：

2 預(yù)測(cè)分析

該文以某核電廠大型海水冷卻塔為例，預(yù)測(cè)分析冷卻塔造成的太陽輻射損失對(duì)環(huán)境的影響。

2.1 氣象條件

根據(jù)該核電廠冷卻塔基本參數(shù)和廠址一年的氣象資料，通過霧羽計(jì)算模型預(yù)測(cè)冷卻塔對(duì)局地大氣環(huán)境的影響。該廠址代表性氣象站多年平均降水量567.4 mm，多年平均氣溫為12.5 ℃，多年平均相對(duì)濕度為63%。圖1為該廠址年風(fēng)向玫瑰圖。

2.2 預(yù)測(cè)結(jié)果

通過模型計(jì)算在全年正常工況下冷卻塔霧羽和蔭屏造成的太陽輻射損失量。圖2給出了全年中霧羽造成冷卻塔周圍地面“蔭屏”小時(shí)數(shù)，圖3給出了冷卻塔周圍各距離上全年太陽輻射累積損失量及其分布。

根據(jù)霧羽模型計(jì)算結(jié)果，該核電廠正常運(yùn)行時(shí)，在冷卻塔附近：

最大的陰影時(shí)間位于冷卻塔中心位置N方位約200 m處，全年最大陰影時(shí)間約為461 h，相應(yīng)減少的太陽輻射能量約為1 024.7 MJ/m2，約占總太陽輻射損失的11.78%。

在1 000 m處，平均太陽輻射損失為71.8 MJ/m2，約占太陽總輻射損失的0.83%。

在5 000 m處，平均太陽輻射損失約為8.0 MJ/m2，約占太陽總輻射能的0.11%。

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)冷卻塔霧羽和蔭屏帶來的影響進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該核電廠冷卻塔正常運(yùn)行時(shí)霧羽的擴(kuò)散與主要風(fēng)向一致，W、NE及N方向受影響；霧羽擴(kuò)散范圍主要集中在廠區(qū)內(nèi)的有限范圍。全年最長(zhǎng)蔭屏?xí)r間為461 h，位于冷卻塔中心位置N方位約200 m處，461 h相應(yīng)引起太陽輻射能量損失僅為太陽輻射量的11.78%，該值略超出太陽輻射量的自然年際波動(dòng)范圍（1%～10%）內(nèi)。但霧羽主要的擴(kuò)散范圍、蔭屏引起太陽輻射能量損失基本處于廠區(qū)的內(nèi)部。因此，該核電廠大型海水冷卻塔形成的霧羽和蔭屏不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。

3 結(jié)語

該文利用SACTI模型模擬計(jì)算了某核電廠大型海水冷卻塔的霧羽和蔭屏造成的太陽輻射損失影響。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，冷卻塔的蔭屏引起太陽輻射能量損失基本處于廠區(qū)的內(nèi)部，太陽輻射損失不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。

利用SACTI模型，可以根據(jù)氣象觀測(cè)站提供的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，定量計(jì)算核電廠冷卻塔產(chǎn)生的霧羽、蔭屏的影響。由于國(guó)內(nèi)缺乏海水冷卻塔的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，模型計(jì)算結(jié)果可以作為核電廠環(huán)境影響評(píng)價(jià)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] USNRC.Standard review plans for environment reviews for nuclear power plants.NUREG-1555[S].October，1999.

[2] 上官志洪，張啟明，陶云良.內(nèi)陸核電廠冷卻塔的環(huán)境影響預(yù)測(cè)計(jì)算[J].輻射防護(hù)，2009（4）：211-218.

[3] 王炫，杜風(fēng)雷.SACTI模型在核電廠大型自然通風(fēng)冷卻塔對(duì)局地環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].輻射防護(hù)，2013（4）：199-205.