核电站温排水现状研究

苑佳卉 吴元柱

（中核辽宁核电有限公司，辽宁 兴城125100）

1 温排水简介

温度上升了的循环冷却水称温排水。核电站温排水一般有两种处理方式：一是直接排放至自然水域，即直接将吸收发电乏汽余热的冷却水排至自然水域，通过与受纳水体的掺混从而将大量余热带入水域，称为“一次循环冷却”；二是排至冷却塔，采用冷却塔来冷却循环水，冷却水携带的余热经冷却塔释放到环境大气中，称为“二次循环冷却”。例如，美国的104座核反应堆中，60座使用一次冷却，35座使用湿式冷却塔的二次冷却，9座使用根据环境条件进行切换的双冷却系统；法国有4个滨海核电厂，全部使用海水直流冷却，15个内陆核电厂中11个（32座反应堆）使用冷却塔蒸发冷却，另外4个（12座反应堆）使用河水或湖水直流冷却；英国、瑞典、芬兰、加拿大、南非、日本、韩国等国的核电厂基本都建在海边（或大湖边），全部采用直流冷却[1]。我国目前所有运行和在建核电厂均为滨海厂址，采用以海水为最终热阱的一次循环冷却方式。

2 温排水研究现状及典型温排水排放方式

2.1 核电温排水特点

我国核电站绝大部分为滨海厂址，规划台数多，装机容量大。核电站的温排水主要有两个特点：一是冷却水排放量大，以辽宁某核电站为例，一期工程两台机组，夏季工况温排水排放速率69m3/s，即每天排放量约为596万立方米；二是温排水排放温度相对不高但由于流量大导致排放热量大，以北方某核电站为例，夏季工况温升8℃，设计排水温度28.5℃，排放热量2.0×1011kJ；冬季工况温升10℃，设计排水温度8.2℃，排放热量 2.5×1011kJ。

2.2 温排水危害

核电站相对与火电效率较低，约60%的热量随冷却水排入受纳水体，循环冷却水将大量余热释放到环境自然造成了能源的浪费和明显的环境热污染，主要表现为对生态环境和海水理化性质的影响。

生态环境的影响主要体现在对鱼类洞游通道、产卵区、栖息地的影响，鱼类生活在水中,对水温的变化敏感,同时因为鱼类是变温动物,其体温的调节能力相对较弱,因此温度较高或温度变化较快会对其产生热影响或热冲击；影响其他水生生物的生长，温升对藻类、浮游动物和底栖生物也可能产生一定的热影响，表现在一定的温升会使浮游藻类的种群组成发生变化。

电厂大量温排水的排放影响海水理化性质，温排水使水域温度升高，在水体表面常出现白色浮沫，造成水色浑浊，透明度降低，以及溶解氧含量下降，增加氨氮及重金属的毒副作用，从而影响水域中生物的生存此外，由于温排水温度比周边海域水温高，电厂排出的"热水"浮于冷水上面，在近排放口的浅水区如果水动力条件比较好，潮流混合比较充分，温排水入水后很快就能和水体垂直混合均匀，但当垂直混合不是很强烈时，温排水会影响到水体表层下2～4m，因此在对混合区水域进行监测时应关注这一水层，尤其是该水层的生物生态受影响情况。

2.3 典型排放方式

目前国内所有运行和在建核电站均为滨海厂址采取以海水为最终热阱的“一次循环冷却”方式。筹建核电站对二次循环冷却的设计也近于完善。国际上常见的温排水排放方式有三种：近岸明渠排放、深海暗管排放、循环冷却塔方案。

近岸明排优点：工程投资低水头损失小，运行维护方便；缺点：对海洋生态环境影响较大。

深海暗管排放优点：对海域海流和泥，沙冲於影响小；缺点：工程造价高，运行维护风险高。

循环冷却塔优点：对海洋生态环境影响小；缺点：低放废液排放问题显著；在核电应用经验少；造价高

2.3.1 近岸明渠排放

北方某核电的循环冷却水及厂用水均取用渤海海水，排水设计方案采用典型的明渠近岸排放方式。

核电厂规划建设的6台机组合用一条排水明渠，明渠由排水明渠西导流堤、南导流堤及东导流堤组成，排水明渠南部排水布置，排水口门位于厂区西部，水深约-6.0m的区域，排水工程采用暗涵结构经过厂区，穿过中隔堤、厂区西护岸将温排水导入排水明渠中，排水明渠采用渐变底高程等渠底宽度的明渠，排水明渠底宽75m，一、二、三期出水口前各段明渠底高程分别为-4.0m、-5.0m和-6.0m，施工采用填海造地、水下炸礁、抛石斜坡堤等施工工艺。

2.3.2 深海暗管排放

南方某核电厂址采用差位式布置，温排水排放采用典型的深海暗管排放设计方案。排水口都布置在厂区西北部的近岸海域，排水口设置在深水区域厂区的西北部，海底高程约-13m区域，排水口为海底淹没出流。排水工程由排水隧道及排水出口组成，排水工程在虹吸井后陆域部分采用隧道+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设置两条排水流道为循环冷却水和重要厂用水共用，自虹吸井出来后沿厂区西南侧排向西北侧大海。

2.3.3 循环冷却塔方案

目前，国内运行核电站尚无循环冷却塔方案。但内陆及近海厂址的循环冷却塔方案基本设计已完成。北方某近海核电厂址采取一机一塔布置方案。排水口设置在河道内，海河口排放液态流出物。

3 温排水综合利用

核电厂温排水余热的充分利用，可以使原本要排放到大气或水域中的热量大大减少，甚至能实现电厂余热的“零排放”，在节约能源、产生巨大经济效益的同时，也达到了保护电厂温排水受纳水体免遭热污染的目的。

据调研，电站温排水余热的潜在利用途径主要包括以下几个方面:

（1）农业利用。农业利用项目包括室外土壤增温、灌溉、温室加热和制冷、农作物干燥、家畜粪便处理以及家畜庇护场所的环境温度调节等；

（2）水产养殖业利用。水产养殖包括各种海产品及淡水生物的养殖；

（3）工业及居所供暖等余热利用工程。通过利用热泵技术，可以提高循环冷却水的热品位，提升其利用价值。需要77～110℃之间热能的工业过程主要有:工业空间供热；食品加工、洗涤、去皮、消毒和清洁等行业；金属去污和处理；石油化学工业和食品工业的蒸馏作用；谷物、木材及各类海产品或水产品干燥等。

4 结语

根据目前核电站温排水现状，给出如下建议：

1）鼓励企业出台行业标准，导则、指南等，在项目的检验中筛选出可行性高、适用性强的行业标准，进而提高为法规强制执行。

2）职能部门加强监管，引进先进的监控设备，通过更加精确的监测实施有效的管控。在审批方面严格控制、把关，全面考虑当时当地的实际情况。

3）核电在选择温排水排放方式过程中，不但要考虑经济可行性，更要关注生态环境影响。

4）借鉴发达国家的温排水综合利用经验，加强电站温排水综合利用的开发。

［1］陈晓秋，商照荣.核电厂环境影响审查中的温排水问题[J].校安全，2007（02）.

［2］刘永叶，刘森林，陈晓秋.核电厂温排水余热综合利用方案设计的初步研究[J].电力科学与环保，2012（02）.

［3］张晓峰.核电厂温排水环境影响评价及减缓措施[J].海洋技术，2010（04）.