核电厂低放废水污染特性研究进展
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QIN Ling ling1 , YANG Zhong hua1 , PENG Wen qi2 , HUAI Wen xin1
( 1. State Key L abo rato ry o f Water Resources and H ydropow er Engineer ing Science, Wuhan U niv ersity , W uhan 430072, China; 2. Depar tment of Wat er Env ir onment, IWH R, Beijing 100038, China) Abstract: T he low lev el radio active co oling water r eleased fro m the nuclear po wer plant brings out t he pr oblem of radionuclide disper sio n. Do ing r esear ch o n the pollutio n characterist ics of the low level r adioactiv e coo ling w ater is ver y import ant for the env iro nmental pr otectio n and w or king safety o f nuclear po wer plants. A t present , the prot oty pe o bserv atio n analysis and numerical simulation met ho ds ar e used to do research on radio nuclide disper sion in co astal areas at ho me and abro ad. Based on summing up and analyzing the pro g ress, the latest dev elo pment trend of this research is predicted in this paper. Key words: nuclear pow er plant; radio nuclide; low lev el r adioactive coo ling w at er; po llution char act eristics
对于放射性核素在 水体 中的扩 散规 律, 以远区 研究 为主。 考虑温度差引起的浮力作 用下 放射性 核素 的扩 散输移 规律 的 研究, 国内外的相 关报道 尚且 不多。由 于在 多数情 况下, 放 射 性排出流, 无 论是 常规 排 放, 还是 事 故排 放, 均 与热 流一 起 排 出, 热浮力对排放口 附近的 水流 结构和 紊动 特性有 较大 影响。 对热浮力射流问题的研究, 已取得丰 富的研究 成果。槐文信 等 对射流、浮力射流、负浮力 射流 以及热 污水 排放 问题进 行了 系 统的理论分析和数值 模拟研 究。对静 止环 境和 流动环 境中 的 多种废水排放, 建立了考虑浮力作用的 各向异性 的湍流模型 及 相应的数值求解方法[14- 17] 。
0引言
由于能源的短缺, 世界各国纷纷制 定本国能 源结构调整 政 策, 修建核电站, 扩大核电比重, 以此解 决日益增 长的电力需 求 问题。鉴于我国国内能源紧缺的状况在短 期内将难以 改变, 大 力发展核电等新能源、推动国际能源合 作将是今 后一段时间 内 中国能源政策的重点。面对能源危机, 我国将大 力发展新能 源 品种, 其中核 电将有望 成为可 再生能 源的主 流。未来 15 年 我 国将新建 30 余座 百万千瓦级的核电机 组, 计划 在 2020 年实 现 核电装机容量 0. 4 亿 kW , 由 现在的核 电占全国总 装机容量 的
1. 6% 提高到 4% 左右。可以预测, 核电在未来中国 的能源供应 中将越来越起到重大的和关键的作用。
核电是安全、清洁、高效的能源, 这 已是世界 能源界公认 的 结论。但放射性泄漏问题影响到生态和民 众的健康, 因此不 容 忽视。核安全是核电发展的生命线, 是 保证核电 建设的前提 和 基本要求。核电厂在正常运行期间, 向 环境水体 排放的含悬 浮 固体的低、弱放射 性废水 ( 低放废 水) 带 来核 素( 137 Cs 等) 污 染 问题。在核电厂环境影 响评 价时, 必须 通过 模拟扩 散试 验、分 析和计算, 找出 排水 在 厂址 周围 大 范围 水体 内 的扩 散稀 释 规 律, 确定受纳水体对排水的稀释能力。
和数值模拟预测方法进行研究。
2. 1 原型观测分析法
对原型观测的测点数据进行分析、处理可得 到低放废水 的
污染特性。对于测点数据 的处 理主要 有插 值模 型法和 函数 关
系法。
2. 1. 1 插值模型法
插值模型法是指根据实测的离散数据, 采用 一定的插值 方 法计算出整个 区 域 的污 染 特 性 数 值。一 般 可 采 用 拉 格 朗 日
2 核电厂低放废水污染特性研究方法
放射性污染物在水体 中的 输运过 程描 述为 两种不 同的 类
型, 即水溶性输送和悬浮物输送。水溶 性输送分 为对流输送 和
扩散两种形式。悬浮物输送主要指吸附解 吸及垂向沉 浮, 还 包 括生物富集。受到放射性核素特性的限制, 研究 核电厂低放 废 水污染特性的实验方 法尚未 见报 道。目前 主要 通过原 型观 测
以往出于安全考虑, 多数核电站 都建在海 边。随着核电 开 发的迅速发展, 我国内地也将逐步开 始建立核 电厂。与近海 建 核电厂不同的是, 陆地上选址还要考 虑地震、地质等条 件, 以 及 是否在居民稠密区等 各种情 况的 影响。而 且放 射性流 出物 排 放到江河或者湖泊中, 其影 响范 围比沿 海更 广, 一旦发 生核 事 故, 带来的相应危 害更加 巨大, 核 安全问 题尤 为突 出。内陆 地 区核电厂进行常 规排 放 时, 低放 废 水的 污染 特 性尤 其受 到 关
中国农村水利水电 2009 年第 7 期
9
文章编号: 1007 2284( 2009) 07 0009 04
核电厂低放废水污染特性研究进展
秦玲玲1, 杨中华1 , 彭文启2 , 槐文信1
( 1. 水资源与水电工程科学国家重点实验室 武汉大学, 武汉 430072; 2. 中国水利水电科学研究院水环境研究所, 北京 100038)
10
核电厂低放废水污染特性研究进展 秦玲玲 杨中华 彭文启 等
注。对核电 厂低放废水中 核素 影响范 围的 准确 描述对 于环 境 保护和电站的安全运行具有重大意义。
1 国内外研究概况
由于多数核电站都建在海边, 对于 核电厂低 放废水污染 特 性的研究也多在海湾 中进行。 西方对 于放 射性 核素在 水体 中 的迁移规律研究得比较早。
收稿日期: 2009 02 20 基金项目: 国家 自然科学基金资助项目( 50679088) ; 湖北省自 然科
学基金资助项 目( 2007ABA032) ; 教育 部博士 点基金 资 助项目( 20070486022) 。 作者简介: 秦玲玲( 1986 ) , 女, 硕士研究生, 从事水力学及河流动力 学研究。
( L agr ang e) 多项式 插值 法、埃特金 ( Aithen) 逐 步插 值法、牛 顿 ( N ewto n) 插值法和三次 样条 插值 等 方法 来获 得 网格 点 数据。
潘萌等使用 n 点分段二元 二次 拉格朗 日插 值法 和四线 线性 加 权插值法, 计 算 了 3H 放 射 性 核 素 在 大亚 湾 海 域 中 的 浓 度 分 布[18] 。
1993 年 H o efer H 等通过建立一维计算模型对 流动水环境 中放射性核素的扩 散做了 初步 研究[ 1] 。由 于缺 少相应 的实 测 数据, 所建模型并未得到很好的验证 。早期的一 些模型模拟 了 英吉利海峡部 分区 域( Salomon 等[2] ) 和包 括北 海南 部的 全 部 海域 的 保 守 放 射 性 核 素 ( 主 要 是 125 Sb 和 99 T c ) 的 扩 散 过 程 ( Breton& Salomo n[ 3] ; Salo mon[4] ; Janin[ 5] ) 。 但 这 些 模 型 只 能 得到长时间段的放射性核素扩散结果( 时间尺度 以年做单位 ) 。 R. P erianez 等对放射性核素在 海湾水 体中的 迁移扩 散做了 大 量的研究[6- 10] 。先后建立了 二维水 深平均 的水 动力学 模型 和 三维模 型, 并 采 用 粒 子 追 踪 法 ( Pa rticle T racking M etho d) 对 137 Cs和239,240 Pu等放射性核素在近海水 流中的 扩散过 程进行 了 模拟。
摘 要: 核电厂向环境水体排放的低、弱放射性废水会带来核 素扩散问 题, 研究 核电厂低 放废水污 染特性 对环境 保
护和电站的安全运行具有重要意义。目前国内外对近海区放射性核素的迁移规律的研究方法主要有原 型观测分析法 和
数值模拟计算方法, 在对研究进展进行总结和分 析的基础上, 对低放废水排放的最新研究发展趋势进行 了预测和展望。
i+ 1 j+ 1
来自百度文库i+ 1
! ! ∀ P ( x , y ) =
( x - x k) / ( xr - xk )
r= i- 1s= j - 1 k = i- 1; k # r
j+ 1
∀ (y - yl) / ( ys - yl )
二元二次拉格朗日插 值法 是指对 现场 实测 数据的 处理 引
进双参数分析。若已知( x i , y i ) 点 上的 函数 y ij = f ( x i , y i ) , ( i = 1, 2, 3, , n) , 要求点( x , y ) 的函数 P ( x , y ) , 则需选 取 靠近插值点(x, y)相 邻 9 个 插值点, 其二 元三点 拉格朗 日插 值 公式为:
关键词: 核电厂; 核素; 低放废水; 污染特性
中图分类号: X52
文献标识码 : A
Progress in Research on the Pollution Characteristics of the Low Level Radioactive Cooling Water Released from Nuclear Power Plants
我国在核电厂低放废 水污 染特性 的研 究方 面也取 得了 一 定的成果。张少东等对大 亚湾 核电站 液态 排放 物在大 亚湾 海 域的浓度及热扩散进行过模拟计算, 计 算中除了 考虑了海湾 潮 流, 还考虑了核电站取 水口 和排 水口的 入、出流 及湾外 沿岸 漂 流这两种动力因素的稀释作 用[11] 。计 算结果 给出了 大亚湾 内 几个代表点处水中污染物 浓度 的逐潮 平均 值及 潮汐末 时刻 各 点海水中污染物浓度 及海水 温度 的分布。 陈家 军等建 立了 深 度平均的二维平流扩散模型, 模拟了大 亚湾核电 站排放废水 中 放射性污染物137 Cs在 大鹏澳 内的迁 移分布 状况[ 12,13] 。该模 型 机理中着重考虑了对 流、扩散、吸附 和解 吸、沉降、放射 性衰 变 等项, 尤其是增加考虑了水体中悬浮物 对放射性 核素的吸附 作 用和悬浮物的沉降。采用 加权剩 余有 限元 法解对 流- 扩散 方 程。根据 18 个监 测点的 监测数 据, 采 用趋势 面加残 差方法 插 值得出研究区域内的 浓度等 值线 分布作 为初 始浓 度场。扩 散 系数 K x , K y 根据 Eider 型经验 公式, 悬移质 容重、悬移 质含 量 取一定值。沉降项与 衰变 项 对湾 内 的 水质 净 化产 生 了作 用。 由此指出水相中放射性核素向沉降相中转 移, 从 而对底质生 态 系统产生潜在的、长久 的影 响, 故有必 要加 大水 域的底 质生 物 监测。
( 1. State Key L abo rato ry o f Water Resources and H ydropow er Engineer ing Science, Wuhan U niv ersity , W uhan 430072, China; 2. Depar tment of Wat er Env ir onment, IWH R, Beijing 100038, China) Abstract: T he low lev el radio active co oling water r eleased fro m the nuclear po wer plant brings out t he pr oblem of radionuclide disper sio n. Do ing r esear ch o n the pollutio n characterist ics of the low level r adioactiv e coo ling w ater is ver y import ant for the env iro nmental pr otectio n and w or king safety o f nuclear po wer plants. A t present , the prot oty pe o bserv atio n analysis and numerical simulation met ho ds ar e used to do research on radio nuclide disper sion in co astal areas at ho me and abro ad. Based on summing up and analyzing the pro g ress, the latest dev elo pment trend of this research is predicted in this paper. Key words: nuclear pow er plant; radio nuclide; low lev el r adioactive coo ling w at er; po llution char act eristics
对于放射性核素在 水体 中的扩 散规 律, 以远区 研究 为主。 考虑温度差引起的浮力作 用下 放射性 核素 的扩 散输移 规律 的 研究, 国内外的相 关报道 尚且 不多。由 于在 多数情 况下, 放 射 性排出流, 无 论是 常规 排 放, 还是 事 故排 放, 均 与热 流一 起 排 出, 热浮力对排放口 附近的 水流 结构和 紊动 特性有 较大 影响。 对热浮力射流问题的研究, 已取得丰 富的研究 成果。槐文信 等 对射流、浮力射流、负浮力 射流 以及热 污水 排放 问题进 行了 系 统的理论分析和数值 模拟研 究。对静 止环 境和 流动环 境中 的 多种废水排放, 建立了考虑浮力作用的 各向异性 的湍流模型 及 相应的数值求解方法[14- 17] 。
0引言
由于能源的短缺, 世界各国纷纷制 定本国能 源结构调整 政 策, 修建核电站, 扩大核电比重, 以此解 决日益增 长的电力需 求 问题。鉴于我国国内能源紧缺的状况在短 期内将难以 改变, 大 力发展核电等新能源、推动国际能源合 作将是今 后一段时间 内 中国能源政策的重点。面对能源危机, 我国将大 力发展新能 源 品种, 其中核 电将有望 成为可 再生能 源的主 流。未来 15 年 我 国将新建 30 余座 百万千瓦级的核电机 组, 计划 在 2020 年实 现 核电装机容量 0. 4 亿 kW , 由 现在的核 电占全国总 装机容量 的
1. 6% 提高到 4% 左右。可以预测, 核电在未来中国 的能源供应 中将越来越起到重大的和关键的作用。
核电是安全、清洁、高效的能源, 这 已是世界 能源界公认 的 结论。但放射性泄漏问题影响到生态和民 众的健康, 因此不 容 忽视。核安全是核电发展的生命线, 是 保证核电 建设的前提 和 基本要求。核电厂在正常运行期间, 向 环境水体 排放的含悬 浮 固体的低、弱放射 性废水 ( 低放废 水) 带 来核 素( 137 Cs 等) 污 染 问题。在核电厂环境影 响评 价时, 必须 通过 模拟扩 散试 验、分 析和计算, 找出 排水 在 厂址 周围 大 范围 水体 内 的扩 散稀 释 规 律, 确定受纳水体对排水的稀释能力。
和数值模拟预测方法进行研究。
2. 1 原型观测分析法
对原型观测的测点数据进行分析、处理可得 到低放废水 的
污染特性。对于测点数据 的处 理主要 有插 值模 型法和 函数 关
系法。
2. 1. 1 插值模型法
插值模型法是指根据实测的离散数据, 采用 一定的插值 方 法计算出整个 区 域 的污 染 特 性 数 值。一 般 可 采 用 拉 格 朗 日
2 核电厂低放废水污染特性研究方法
放射性污染物在水体 中的 输运过 程描 述为 两种不 同的 类
型, 即水溶性输送和悬浮物输送。水溶 性输送分 为对流输送 和
扩散两种形式。悬浮物输送主要指吸附解 吸及垂向沉 浮, 还 包 括生物富集。受到放射性核素特性的限制, 研究 核电厂低放 废 水污染特性的实验方 法尚未 见报 道。目前 主要 通过原 型观 测
以往出于安全考虑, 多数核电站 都建在海 边。随着核电 开 发的迅速发展, 我国内地也将逐步开 始建立核 电厂。与近海 建 核电厂不同的是, 陆地上选址还要考 虑地震、地质等条 件, 以 及 是否在居民稠密区等 各种情 况的 影响。而 且放 射性流 出物 排 放到江河或者湖泊中, 其影 响范 围比沿 海更 广, 一旦发 生核 事 故, 带来的相应危 害更加 巨大, 核 安全问 题尤 为突 出。内陆 地 区核电厂进行常 规排 放 时, 低放 废 水的 污染 特 性尤 其受 到 关
中国农村水利水电 2009 年第 7 期
9
文章编号: 1007 2284( 2009) 07 0009 04
核电厂低放废水污染特性研究进展
秦玲玲1, 杨中华1 , 彭文启2 , 槐文信1
( 1. 水资源与水电工程科学国家重点实验室 武汉大学, 武汉 430072; 2. 中国水利水电科学研究院水环境研究所, 北京 100038)
10
核电厂低放废水污染特性研究进展 秦玲玲 杨中华 彭文启 等
注。对核电 厂低放废水中 核素 影响范 围的 准确 描述对 于环 境 保护和电站的安全运行具有重大意义。
1 国内外研究概况
由于多数核电站都建在海边, 对于 核电厂低 放废水污染 特 性的研究也多在海湾 中进行。 西方对 于放 射性 核素在 水体 中 的迁移规律研究得比较早。
收稿日期: 2009 02 20 基金项目: 国家 自然科学基金资助项目( 50679088) ; 湖北省自 然科
学基金资助项 目( 2007ABA032) ; 教育 部博士 点基金 资 助项目( 20070486022) 。 作者简介: 秦玲玲( 1986 ) , 女, 硕士研究生, 从事水力学及河流动力 学研究。
( L agr ang e) 多项式 插值 法、埃特金 ( Aithen) 逐 步插 值法、牛 顿 ( N ewto n) 插值法和三次 样条 插值 等 方法 来获 得 网格 点 数据。
潘萌等使用 n 点分段二元 二次 拉格朗 日插 值法 和四线 线性 加 权插值法, 计 算 了 3H 放 射 性 核 素 在 大亚 湾 海 域 中 的 浓 度 分 布[18] 。
1993 年 H o efer H 等通过建立一维计算模型对 流动水环境 中放射性核素的扩 散做了 初步 研究[ 1] 。由 于缺 少相应 的实 测 数据, 所建模型并未得到很好的验证 。早期的一 些模型模拟 了 英吉利海峡部 分区 域( Salomon 等[2] ) 和包 括北 海南 部的 全 部 海域 的 保 守 放 射 性 核 素 ( 主 要 是 125 Sb 和 99 T c ) 的 扩 散 过 程 ( Breton& Salomo n[ 3] ; Salo mon[4] ; Janin[ 5] ) 。 但 这 些 模 型 只 能 得到长时间段的放射性核素扩散结果( 时间尺度 以年做单位 ) 。 R. P erianez 等对放射性核素在 海湾水 体中的 迁移扩 散做了 大 量的研究[6- 10] 。先后建立了 二维水 深平均 的水 动力学 模型 和 三维模 型, 并 采 用 粒 子 追 踪 法 ( Pa rticle T racking M etho d) 对 137 Cs和239,240 Pu等放射性核素在近海水 流中的 扩散过 程进行 了 模拟。
摘 要: 核电厂向环境水体排放的低、弱放射性废水会带来核 素扩散问 题, 研究 核电厂低 放废水污 染特性 对环境 保
护和电站的安全运行具有重要意义。目前国内外对近海区放射性核素的迁移规律的研究方法主要有原 型观测分析法 和
数值模拟计算方法, 在对研究进展进行总结和分 析的基础上, 对低放废水排放的最新研究发展趋势进行 了预测和展望。
i+ 1 j+ 1
来自百度文库i+ 1
! ! ∀ P ( x , y ) =
( x - x k) / ( xr - xk )
r= i- 1s= j - 1 k = i- 1; k # r
j+ 1
∀ (y - yl) / ( ys - yl )
二元二次拉格朗日插 值法 是指对 现场 实测 数据的 处理 引
进双参数分析。若已知( x i , y i ) 点 上的 函数 y ij = f ( x i , y i ) , ( i = 1, 2, 3, , n) , 要求点( x , y ) 的函数 P ( x , y ) , 则需选 取 靠近插值点(x, y)相 邻 9 个 插值点, 其二 元三点 拉格朗 日插 值 公式为:
关键词: 核电厂; 核素; 低放废水; 污染特性
中图分类号: X52
文献标识码 : A
Progress in Research on the Pollution Characteristics of the Low Level Radioactive Cooling Water Released from Nuclear Power Plants
我国在核电厂低放废 水污 染特性 的研 究方 面也取 得了 一 定的成果。张少东等对大 亚湾 核电站 液态 排放 物在大 亚湾 海 域的浓度及热扩散进行过模拟计算, 计 算中除了 考虑了海湾 潮 流, 还考虑了核电站取 水口 和排 水口的 入、出流 及湾外 沿岸 漂 流这两种动力因素的稀释作 用[11] 。计 算结果 给出了 大亚湾 内 几个代表点处水中污染物 浓度 的逐潮 平均 值及 潮汐末 时刻 各 点海水中污染物浓度 及海水 温度 的分布。 陈家 军等建 立了 深 度平均的二维平流扩散模型, 模拟了大 亚湾核电 站排放废水 中 放射性污染物137 Cs在 大鹏澳 内的迁 移分布 状况[ 12,13] 。该模 型 机理中着重考虑了对 流、扩散、吸附 和解 吸、沉降、放射 性衰 变 等项, 尤其是增加考虑了水体中悬浮物 对放射性 核素的吸附 作 用和悬浮物的沉降。采用 加权剩 余有 限元 法解对 流- 扩散 方 程。根据 18 个监 测点的 监测数 据, 采 用趋势 面加残 差方法 插 值得出研究区域内的 浓度等 值线 分布作 为初 始浓 度场。扩 散 系数 K x , K y 根据 Eider 型经验 公式, 悬移质 容重、悬移 质含 量 取一定值。沉降项与 衰变 项 对湾 内 的 水质 净 化产 生 了作 用。 由此指出水相中放射性核素向沉降相中转 移, 从 而对底质生 态 系统产生潜在的、长久 的影 响, 故有必 要加 大水 域的底 质生 物 监测。