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我国核电建设中水资源安全问题思考
核电的突发事故对水资源安全影响问题切尔诺贝利核电站作为内陆核电站,由于排放的放射性污水是进入河流、湖泊而不是海洋,它对水资源安全造成的影响,远远大于其他两起滨海核电站事故。
事故后在切尔诺贝利核电厂附近的露天水体中放射性核素的总β活度一度达到约37×104,是饮用水标准的37000倍;发生核电事故23年后,普里皮亚季河水体属于核电厂周围30范围内的水域中137、90放射性活度才逐渐消退到正常水平,但仍存在一定的放射性影响;发生事故25年后,湖、湖以及湖水体属于核电厂周围30范围内的水域中137、90放射性活度仍然超过了乌克兰饮用水放射性核素活度限值水平。
目前,我国内陆核电选址主要集中在长江流域,长江作为我国水资源配置的战略水源地,依据全国中长期经济社会发展形势分析和预测成果,预计到2030年,长江流域总人口将达到5亿左右,供水来源中地表水占到95以上;可实现多年平均年向黄河、淮河、海河3大流域调出水量4525亿3,地区生产总值58万亿元左右,长江流域的水资源安全对国家利益的重要性不言而喻。
安全管理的核心问题是防范风险的发生,尽管核安全目标为每堆年发生严重堆芯损坏事件的概率低于十万分之一,每堆年发生大量放射性物质释放事件的概率低于百万分之一。
如何开展内陆核电水资源安全管理保护工作,把安全管理可驾驭、可控制转到能控制、能驾驭,做好维系全国人民生命安全的水源保护工作,是水资源安全和核电安全管理高度关注的问题。
核电生产安全用水的保障问题根据核电厂的设计报告,三个内陆核电厂均采用1000技术,建设规模4×125万,采用循环冷却方式,单台百万装机机组年取水总量约为4000万3,年耗水约为3000万3,为火电机组的15~2倍,用水保证率高达97,在整个用水结构中,冷却用水比例最大,占总用水量的96以上。
此外,为确保排放的低放废水中放射性元素浓度达到有关标准要求,要求有一定的水量进行稀释。
以每台1000机组不考虑预期运行事件液态年放射性排放总量除氚外为118×108,液态氚的排放量为374×10133计算,每年排放的低放射性废水约需374×1083的稀释水量,4台百万千瓦核电机组稀释水量约需15×1093左右。
由于我国核电事业还处于发展的初级阶段,水资源综合规划并未考虑核电大规模发展的需水保障问题。
我国内陆核电厂址所在河流或水库湖往往是一个区域经济和社会发展的重要取水水源,普遍具有饮用水水源及工业、灌溉、渔业用水功能,核电用水要充分考虑与现有用水户之间的协调关系。
目前我国核电厂工程建设以群堆化发展为主,内陆核电厂址一般为4台机组,其生产用水的高保证率和低放废液的高稀释水量,对现有流域、区域水资源配置格局都将产生较大影响。
近年气候变暖加剧了世界极端气候事件的发生,2003—2009年夏季,欧洲和美国出现了多年不遇的大干旱,多个内陆核电厂因缺少冷却水而被迫停运,由于核电对水的依赖性大大高于火电,水资源的短缺也成为影响核电安全运行的重要问题之一。
因此在开展内陆核电建设时,欧洲、美国遇到的水资源短缺问题应引起高度关注。
近年我国重特大干旱灾害发生频繁,1991—2008年间,有7年发生了特大干旱,2009年年底到2010年6月,西南5省自治区发生特大干旱灾害。
2011年上半年,长江中下游地区湖北、湖南、江西、安徽、江苏等5省及西南部分省自治区发生了特大干旱,很多湖泊出现干裂,鄱阳湖经历了50年来的最大干旱,水位创历史新低。
如何根据当地水资源条件,制定区域水资源配置和应急调度预案,保证核电安全运行,提高核电用水的保证率,应是核电厂可研阶段开展水资源论证工作中的一个重要问题。
核电厂退水中的放射性污染问题通过反应堆一回路排水、地面冲洗水以及化学疏水等途径,被收集处理成可以排放的含低浓度放射性物质的废液,废液中的放射性核素可分为-3、-14和其他放射性核素三类,废液按放射性液态流出物排放管理规定进行槽式排放,其他含中高浓度放射性物质的废液进行统一处理封存。
目前核电厂低放射性液态流出物需满足《核动力厂环境辐射防护规定》6249—2011及《核电厂放射性液态流出物排放技术要求》14587—2011规定,对核电厂退水中的放射性物质实行浓度控制、总量控制及相应的管理要求。
相对于滨海核电站,内陆核电站的液态流出物释放的受纳水域为河流、湖泊水库,主要流动特征是单向流,其受纳水体的容积较小,水动力条件也不同,河流从内陆地区至出海口蜿蜒上千公里,放射性迁移途径较为复杂,同时放射性核素可通过底泥吸附、食物链传递、地下水侧渗等方式形成放射性元素的富集,照射途径网络比近岸海域更复杂。
核电站所在地区往往经济较发达,用水群体大,河流、水库已经布局了很多集中饮用水水源取水口,公众对水安全问题十分敏感,内陆核电站低放废液排放是否会影响相邻水功能区的使用功能,如何开展低放射性废液排放对水功能区的影响评价,如何开展流域内核电厂低放射性废液排放的统一管理,提高受纳水体对低放废液中放射性物质的稀释和扩散能力,加强对下游水资源的水质保护,是在开展核电运行阶段日常管理应关注的问题。
加强核电建设水资源安全管理的对策与建议随着核电项目的重新启动,核电建设将逐步推进,内陆核电水资源管理作为一项刚刚开展的工作,基础薄弱,经验不足。
今后如何在实行最严格水资源管理制度的要求下,开展核电建设水资源安全管理,建议如下1明确核电建设项目的管理要求目前核电建设项目水资源论证作为核电水资源管理的抓手,仅仅参与了核电选址阶段的一部分工作,无法满足核电特别是内陆核电建设水资源安全管理的要求。
按照核安全规划要求,核电安全管理包括核电规划、选址、研发、设计、建造、运营、退役等全过程,核电水资源管理作为核电安全管理的一部分,也应对核电建设各过程涉及的水资源问题开展全面管理,加强安全管理的主动性。
建议明确核电建设项目管理要求,规范过程管理,提高核电水资源管理的安全性。
在核电规划阶段,应根据流域水资源情势、变化趋势和水资源承载能力,对内陆核电厂址的布局和建设规模提出合理建议,及时将内陆核电建设用水列入流域的水资源综合规划;在核电厂址比选阶段,对备选厂址的水资源安全条件进行评估,排除厂址存在的水资源安全隐患;在核电厂可研阶段,对推荐厂址制定的低放射性废液排放方案的合理性和水资源安全应急保障预案可行性进行论证,提高推荐厂址水资源安全的保障能力;在核电厂建成运营阶段,验收相关取、排水。