运行核电的辐射环境影响及管控

■文 / 张爱玲 毛玉仙 王韶伟

作者单位：生态环境部核与辐射安全中心

李克强总理在《政府工作报告》中关于2021年重点工作里提到：“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。制定2030年前碳排放达峰行动方案。优化产业结构和能源结构，推动煤炭清洁高效利用，大力发展新能源，在确保安全的前提下积极有序发展核电。”这是近年来政府工作报告中，首次用“积极”的字眼来形容核电发展工作安排。核电再次成为热点进入公众视野，运行核电厂对环境的辐射影响及中国的防控措施备受关注。

一、福岛核事故后中国核电的安全性进一步提升

自1985年秦山一期核电厂始建，截至2020年年底，中国在运、核准在建机组共66台（不包括台湾地区）、装机7075万千瓦。其中，在运48台、4989万千瓦，居世界第三；核准在建18台、2087万千瓦，居世界第一。根据中国核能行业协会发布的相关信息，2020年1-12月全国累计发电量为74170.40亿千瓦时，运行核电机组累计发电量为3662.43亿千瓦时，占全国累计发电量的4.94%。

中国核电建设一直坚持采用国际原子能机构（IAEA）推荐的先进安全标准。尤其是2011年福岛核事故后，国家核安全局对运行和在建核电厂进行了全面的安全综合检查。中国核电厂按照纵深防御的理念进行设计、建造和运行，具备完备的应对设计基准事故的能力，也具备一定的严重事故预防和缓解能力，运行核电机组安全业绩良好，迄今未发生国际核事件分级（INES）2级及其以上的运行事件，安全风险处于受控状态，核与辐射安全是有保障的，环境风险是可控的。AP1000、EPR和“华龙一号”等新型核电机组从设计阶段就比较充分地考虑了严重事故的预防和缓解，设计安全水平进一步提高。

二、核电对周围环境的辐射影响很小

众所周知，核电厂是利用核裂变反应产生的能量来发电。在核电厂的众多设备中，既有与常规火电厂类似的汽轮发电机组，又有其特有的核反应堆。核能发电过程是一个“核能→热能→机械能→电能”的能量转换过程。核电厂运行产生的放射性流出物排放及造成的辐射环境影响一直是核电厂辐射防护、放射性废物管理和环境影响评价重点关注的问题，也是确定核电厂能否建设的关键问题之一。

1.气载流出物

核电厂气载流出物中的放射性核素通常划分为惰性气体、碘、粒子（半衰期≥8天）、碳14和氚。这些含有放射性核素的气体来自于放射性液体储罐和一回路冷却剂系统气相空间的吹扫以及对于一回路冷却剂的脱气、各放射性设备的泄漏以及开放水面的蒸发，核电厂的废气处理系统会对放射性废气进行控制、收集、运输、贮存、衰变和监测，直至达到允许向环境排放的水平时进行可控排放。其中含有氙、氪等惰性气体的废气通过压缩后进入活性炭滞留单元进行处理，经过一定时间的滞留衰变后，放射性活度降低至环境可接受的水平，经通风系统的排放管线和放射性活度连续监测后向环境排放。废气中的绝大部分放射性碘会被各通风系统中吸附因子大于1000的碘吸附器吸附，废气中的绝大部分放射性粒子也会被各通风系统中过滤因子超过1000的高效空气粒子过滤器（HEPA）过滤。

经过充分的延滞衰变、连续的吸附、高效的过滤，气载流出物中的放射性活度大幅降低，通过严格的连续在线监测，确保核电厂正常运行工况下气载流出物的排放量满足相关法规标准要求。气载流出物通过一定高度的烟囱进入大气环境后，经过大气扩散，放射性活度浓度进一步显著降低。根据核电厂环境影响评价技术文件和运行核电厂的实测数据，中国核电厂的气载流出物排放所致的公众照射远低于国家标准规定的剂量限值。

2.液态流出物

核电厂液态流出物中的放射性核素通常划分为氚、碳14和除氚、碳14外其他放射性核素三类。通常核电厂按来源、放射性活度、化学物质含量等将放射性废液分类收集、分别处理：高活度、低盐度的工艺排水用离子交换法处理，高活度、高盐度的化学排水用蒸发方法处理，低活度、低盐度地面排水及热洗衣淋浴水等排水，悬浮固体含量高，用过滤方法处理。经过上述工艺处理后，核电厂液态流出物的排放量和排放浓度可满足法规标准的相关要求。

为了实现法规标准中对于液态流出物解控排放的一系列要求，通常可以采取的主要措施包括将厂址稀释扩散条件作为核电厂厂址选择的主要因素；采取先进的堆芯设计和生产工艺，从源头上减少放射性产生量；采取最佳可行技术（BAT技术）进行放射性废物处理，减少液态流出物放射性排放总量和排放浓度；优选排放口设置，确保液态流出物在受纳水体中的稀释扩散；采取严格的管理措施，确保核电厂正常运行工况下液态流出物近零排放等。

3.放射性固体废物

核电厂的放射性固体废物通常划分为干废物（废纸、抹布、塑料、金属等）、废离子交换树脂（简称“废树脂”）、废过滤器芯（简称“废滤芯”）和浓缩液。核电厂运行过程中不可避免地产生一定量的放射性固体废物。由于放射性固体废物的特殊性，废物的最小化和妥善管理是核电厂运行管理高度重视的问题。中国核电厂放射性固体废物管理经过多年的发展，建立并逐步完善了包括有效的源头控制，合理可行的分类，尽可能的减容处理和以严格科学的管理为基本要求的放射性固体废物管理体系。

在源头控制方面，反应堆系统、安全系统和辅助系统的设计，采用安全、先进的生产工艺和设备，合理选择和利用原材料，尽可能实施废物的循环利用，尽量减少放射性固体废物的产生量。在合理分类方面，按废物性质对其进行处理：蒸汽发生器排污系统（APG）废树脂排入APG废树脂分离罐，由真空抽吸装置将其装入指定容器中进行暂存，待其达到清洁解控水平后进行清洁解控；表面剂量率≤2mSv/h的废滤芯装入200L钢桶后，进行超级压缩，再装入400L钢桶中进行水泥灌浆固定；表面剂量率＞2mSv/h的废滤芯装入400L 桶中进行水泥灌浆固定；浓缩液及放射性废树脂装入400L钢桶中进行水泥固化；可压缩的干废物先在200L钢桶内进行初级压缩，将200L钢桶超级压缩成桶饼后，再装入400L钢桶用水泥灌浆固定处理。在减容处理方面，选择先进的固化工艺和减容工艺，不断优化水泥固化配方，降低固化增容比，减少固体废物的产生量，对可燃的干废物进行外运焚烧，对可压缩的干废物在触及压缩的基础上进一步采用超级压缩。在管理方面，建立了严格有效的管理程序，对放射性固体废物从源项、整备、暂存、运输到处置进行全周期跟踪管理。通过不断的实践和经验积累，中国运行核电厂单台机组的放射性固体废物年产生量呈逐渐下降趋势，“华龙一号”机组的年固体废物产生量不大于50m3。

核电厂除了具有先进的、完整的“三废”处理措施外，运行中还要实行严格的、系统的环境管理，例如，对流出物的排放管理、流出物监测和环境监测等，以使核电厂对环境的辐射影响保持在可合理达到的尽量低的水平。

三、中国对核电的辐射环境影响管控严格

1.全寿期管控

中国核电厂建设起步于20世纪70年代末期，其环境影响管理从一开始就纳入中国建设项目环境影响报告书编审制度，并经历了逐步加强并不断规范化的过程。除受《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国环境影响评价法》和《建设项目管理保护条例》等综合性环境保护法律和法规规范外，核电厂的环境影响还需满足核安全法规标准体系中辐射防护的相关要求。

《中华人民共和国放射性污染防治法》规定，核电厂营运单位还需在审批核电厂厂址、建造许可证、运行许可证、退役等不同阶段提交相应的环境影响报告书。对核电厂从选址、建造、运行到退役进行全寿期管控。

《环境影响评价技术导则 核电厂环境影响报告书的格式和内容》（HJ808-2016）则规定了核电厂建设项目不同阶段环境影响报告书的范围和深度。选址阶段评价的重点，是从保护环境的角度，通过分析与厂址所在区域的发展规划、环境保护规划、环境功能区划、生态功能区划、水功能区划和土地利用规划等的相容性，判定所选厂址的适宜性，并对核电厂的工程设计提出环境保护方面的要求。建造阶段评价的重点，是论证核电厂的工程设计能否满足环境保护的要求，从设计上保证环境保护设施得到落实。运行阶段的评价重点，是实现气、液态流出物年排放量申请值的优化，检验核电厂建设和环境保护措施是否符合国家和地方的有关规定和要求。

2.分层级管控

目前针对核电厂放射性流出物向环境排放，中国参照国际原子能机构（IAEA）的相关法规与导则已经形成了环境辐射防护审管控制的4个管理层级。①1mSv/a的公众个人剂量限值。这个限值的基础是，在该限值下的终生照射将产生一个非常小的健康危险，大致等于来自天然辐射源（不含氡）的本底辐射水平。②0.25mSv/a的公众个人剂量约束值，反映了对于公众照射控制的良好实践，也为核电厂周围公众接受其他实践和辐射源照射留有裕度。③流出物排放总量控制或剂量管理目标值，这个层次反映了辐射防护最优化遵循“可合理达到的尽量低水平”（ARALA：As Low as Reasonably Achievable）的原则。④浓度控制值。《核动力厂环境辐射防护规定》（GB6249-2011）中明确要求核电厂液态流出物必须采用槽式排放方式，并规定了槽式排放口处的浓度控制值。

3.多手段管控

中国核电厂已具有30多年的运行管理经验，已在核电厂正常运行时放射性流出物处理工艺、排放管理、流出物监测和环境监测等方面具有相对完善的法规标准体系和成熟的工程实践。

《中华人民共和国放射性污染防治法》第四十一条规定排放单位应提交预计的放射性废气和废液的排放量申请，包括确定拟排放放射性核素的特性和活度及可能的排放位置和方式，以及计划排放可能引起的公众关键人群的受照剂量；排放单位应使放射性废气、废液排放量保持在排放限值以下可合理达到的尽量低水平，并进行足够详细和准确的监测，以验证放射性核素的排放满足限值要求。

《核动力厂环境辐射防护规定》（GB6249-2011）中对核电厂环境辐射防护原则、运行状态下的剂量约束值和排放控制值、事故工况下的辐射方法要求、流出物排放管理、流出物监测和辐射环境监测、放射性固体废物管理等进行了明确规定和定量要求。

按照国家环境保护法规和环境辐射监测标准，为保证核电厂周围辐射环境安全，必须对核电厂实施流出物监测和环境监测以及监督性监测。从历年流出物排放统计结果和环境监测数据来看，各运营单位对核电厂安全运行和放射性流出物的排放进行了严格管理和控制，各运行核电厂流出物的排放量均低于国家核安全局批准限值。运行核电基地外围监督性监测自动站测出的环境空气吸收剂量率在当地本底辐射水平正常范围内，未监测到因核电基地运行引起的异常。

四、生态核电将成为重要的基础性能源之一

能源生产（特别是煤电等化石能源）是大气污染的主要来源。在改善化石能源造成的环境影响的同时，加快发展核电是减少环境污染和温室气体排放的现实有效途径，这已经成为国际共识。

根据世界核电运营者协会（WANO）官网的最新信息，截至2021年1月，全球共有442台机组在运，分布在30个国家，核电装机近4亿千瓦，另有53台机组在建，装机约为5976万千瓦。2019年全球核发电量2657亿千瓦时，占全球电力供应的10.1%。国际原子能机构（IAEA）专家认为，目前全球核电有四个趋势值得关注：一是作为清洁能源，核电是全球减碳的主要贡献者，未来可发挥更大作用；二是人类要有效应对能源需求、气候变化、环境保护挑战，核电份额需稳步提升；三是从核电发展地域和技术看，世界核电发展的中心正从欧洲、北美向亚洲转移；四是核电持续发展需要各国综合性的政策支持。

从生态学的角度来看，核能是所有能源中排放状况最好的能源之一，核电厂的二氧化碳排放量几乎为零。采用一种简单直接的假设来估算核能对全球温室气体消减的贡献，以2012年为例，2012年全球电力生产总计22752TWh，其中核能发电2461TWh，当年全球电力行业的CO2排放量为133.46亿吨，那么粗略估算化石能源单位产能的CO2排放量为657gCO2/kWh；如果全部核能发电2461TWh由其他化石燃料产能代替，那么将额外增加16亿吨CO2（12%）。

五、结语

中国始终以安全为前提发展核事业，建立了接轨国际、符合国情、较为完备的核与辐射安全法规标准体系，采用最先进技术进行核电厂的设计、建造和运行，按照最严格标准实施监督管理，核与辐射安全是有保障的，安全风险和环境风险是可控的。在化石能源“富煤、缺油、少气”的同时，丰富的可再生能源和核能等非化石能源成为中国能源资源禀赋的重要组成部分。核能作为安全高效、绿色低碳的清洁能源，在能源供应安全、能源结构调整以及改善生态环境和应对气候变化等方面，核电具有不可替代的战略作用。“在确保安全的前提下积极有序发展核电”是实现中国碳达峰、碳中和目标的重要选项之一。