我國(guó)內(nèi)陸核電站五個(gè)問(wèn)題的研究

陳　杰，周　濤，周藍(lán)宇

(1．華北電力大學(xué) 核科學(xué)與工程學(xué)院，北京 102206；2．南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

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我國(guó)內(nèi)陸核電站五個(gè)問(wèn)題的研究

陳杰1，周濤1，周藍(lán)宇2

(1．華北電力大學(xué) 核科學(xué)與工程學(xué)院，北京 102206；2．南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001)

摘要：通過(guò)對(duì)我國(guó)內(nèi)陸核電站面臨主要問(wèn)題進(jìn)行分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外核電站建設(shè)實(shí)際情況，從內(nèi)陸核電廠選址、核廢燃料處理、輻射劑量、安全監(jiān)管及核電站服役周期等方面研究。內(nèi)陸核電站建設(shè)是未來(lái)解決內(nèi)陸能源緊缺的一種途徑，但是面臨著核廢料處理困難、反應(yīng)堆服役周期長(zhǎng)短及人口密度大等問(wèn)題，切不可照抄照搬。而需要結(jié)合我國(guó)實(shí)際的環(huán)境、技術(shù)人才、監(jiān)管制度及人口分布情況，來(lái)制定我國(guó)內(nèi)陸核電發(fā)展的方案。

關(guān)鍵詞：內(nèi)陸；核電站；輻射劑量；服役周期；核廢料

核能是低碳能源，在世界新一輪的能源戰(zhàn)略調(diào)整中將扮演重要的角色。據(jù)IAEA預(yù)測(cè)，2030年全球核電裝機(jī)將增加到7.40億千瓦，2050為11.37千瓦。而我國(guó)2014年的核電份額為2.39%，在能源供給中存在很大的增長(zhǎng)空間?！笆濉睍r(shí)期，我國(guó)完成了AP1000先進(jìn)技術(shù)的吸收及再創(chuàng)新工作，并且研發(fā)了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電機(jī)型“華龍一號(hào)”，其示范工程在福清也開(kāi)工建設(shè)。核電建設(shè)成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，也因此內(nèi)陸核電站建設(shè)問(wèn)題再一次處于輿論的浪尖上，通過(guò)對(duì)內(nèi)陸核電站選址問(wèn)題、內(nèi)陸核電站核廢料處理問(wèn)題、輻射劑量問(wèn)題、安全監(jiān)管問(wèn)題及正常服役周期問(wèn)題5個(gè)問(wèn)題來(lái)研究?jī)?nèi)陸核電站面臨的困境。

一、內(nèi)陸核電站選址問(wèn)題

內(nèi)陸核電站選擇廠址問(wèn)題是控制核電站對(duì)周圍環(huán)境影響的重要因素。目前，我國(guó)內(nèi)陸核電站大多集中在江河地區(qū)，如國(guó)內(nèi)在建的內(nèi)陸核電站湖南桃花江、江西彭澤、吉林靖宇和湖北咸寧。這些內(nèi)陸核電站按照國(guó)家核安全的要求，保護(hù)公眾和環(huán)境不受放射性事故影響，并且核電站要避免發(fā)生因外部自然事件或人為因素而導(dǎo)致事故。

湖南桃花江核電站選擇了益陽(yáng)桃江縣沾溪鄉(xiāng)荷葉山和資水附近區(qū)域。這附近區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，發(fā)生地震和自然事故頻率很少，符合核安全要求；江西彭澤核電站北臨長(zhǎng)江，南靠太泊湖，具有豐富的水資源，完全滿足彭澤核電廠核電站機(jī)組安全廠用水要求13606米3/秒；湖北咸寧大畈核電站，處于湖北東南部，幕阜山區(qū)中段，臨近富池水庫(kù)附近，并且通過(guò)專家驗(yàn)收了該地地震地質(zhì)、水文、人口等外部事件。

這些內(nèi)陸核電站在選擇問(wèn)題上，都考慮了取水問(wèn)題，它們大部分是采用閉式循環(huán)水冷卻，將穩(wěn)定、質(zhì)量好并且水量豐富作為選址考慮范圍；同時(shí)，它們也考慮了自然災(zāi)害并且附近無(wú)危險(xiǎn)的化學(xué)公司或者汽油工廠，防范了因外部因素造成核電廠潛在的危險(xiǎn)。但是據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)專家對(duì)我國(guó)內(nèi)陸核電站附近居民人口分布，發(fā)現(xiàn)內(nèi)陸13個(gè)核電站5公里半徑范圍內(nèi)人數(shù)都超過(guò)1萬(wàn)，具體情況見(jiàn)表1。

表113個(gè)內(nèi)陸核電廠址5公里人口分布情況

內(nèi)陸核電廠址5Km內(nèi)人口數(shù)量(萬(wàn))內(nèi)陸核電廠址數(shù)量(個(gè))1～272～323～424～52

鄂湘贛內(nèi)陸核電站80公里半徑范圍以內(nèi)，人口數(shù)量平均在600萬(wàn)-700萬(wàn),相當(dāng)美國(guó)平均人口數(shù)量的近5倍。一旦內(nèi)陸核電站發(fā)生事故，如何應(yīng)急處理公眾安全撤離問(wèn)題，將是對(duì)內(nèi)陸核電站建設(shè)一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

二、 內(nèi)陸核電站核廢料處理問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)核廢料處理方式大致分為兩種：1．對(duì)于低放射性核廢料采用焚化壓縮固化后裝入大型金屬罐，然后將其掩埋于淺地層；2．對(duì)于高放射性核廢料通過(guò)從核廢料中進(jìn)行回收再利用或者將高放射性核廢料通過(guò)冷卻、干式儲(chǔ)存和處置后將其深埋地下。國(guó)家環(huán)?？偩忠?guī)定核電站在運(yùn)行之前，必須向環(huán)?？偩稚暾?qǐng)排放量控制在國(guó)家規(guī)定值以內(nèi)，因此絕大部分核電廠采用大量的冷卻水對(duì)核廢料進(jìn)行稀釋，如果這一處理方式用的是海水冷卻，那么將放射性劑量控制在規(guī)定值，對(duì)環(huán)境影響較少；但是如果是利用內(nèi)陸湖泊或者江河淡水進(jìn)行冷卻稀釋，這將導(dǎo)致這些淡水受到一定放射性污染。前蘇聯(lián)曾經(jīng)因?yàn)榭紤]核廢料處理的經(jīng)濟(jì)成本，將核廢料直接排入江河湖泊中，導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難，這些生態(tài)環(huán)境十幾萬(wàn)年都無(wú)法自我修復(fù)。如果將核廢料深埋地下，這些核廢料中放射性元素將在衰變中釋放衰變熱，衰變熱將會(huì)改變地下介質(zhì)溫度分布，從而可能導(dǎo)致地下一些物質(zhì)因?yàn)榉派湫暂椛浒l(fā)生變化，影響地表結(jié)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)的核廢料處理技術(shù)相對(duì)落后，對(duì)于一些難度較大的處理技術(shù)方面，如高放射廢液儲(chǔ)存、乏燃料后處理及固化技術(shù)，都存在不足。再加之，國(guó)內(nèi)關(guān)于核廢料處理培養(yǎng)的院?；蚩蒲袡C(jī)構(gòu)相對(duì)較少，導(dǎo)致人才欠缺，更談不上技術(shù)提高。我國(guó)內(nèi)陸核電廠又大部分處于河流及江湖附近，這些水資源跟群眾生活密切相關(guān)，因此必須處理好核廢料的問(wèn)題。如果這些核廢料未能及時(shí)處理，將嚴(yán)重影響內(nèi)陸核電站附近的生態(tài)環(huán)境，并給周圍的公眾帶來(lái)嚴(yán)重的心理陰影。

三、內(nèi)陸核電站輻射劑量問(wèn)題

核電廠廠址選擇對(duì)周圍受照射影響的群眾輻射劑量，在正常運(yùn)行工況下，以0.25mSv作為劑量限定值進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)內(nèi)陸核電廠多數(shù)是采用AP1000，AP1000機(jī)組從投入商業(yè)化生產(chǎn)至今，其一回路冷卻水碘的當(dāng)量濃度為4.4GBq/t I131當(dāng)量。為解決AP1000個(gè)別機(jī)組核輻射劑量超標(biāo)，核島設(shè)計(jì)單位與西屋公司合作，設(shè)計(jì)了優(yōu)化三廢處理系統(tǒng)，以此來(lái)降低核廢料放射性劑量。根據(jù)2011年環(huán)境保護(hù)部《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》：內(nèi)陸核電廠放射性液態(tài)應(yīng)采用槽式排放，且排放口處(除3H、14C外)其他放射性核素的總排放量最大值為100Bq/L，總排放口下游1公里江河內(nèi)的總β放射性濃度<1Bq/L和3H<100Bq/L。對(duì)于內(nèi)陸核電廠工作所受輻射劑量標(biāo)準(zhǔn)如下表2。

表2工作人員受輻射劑量限值表

照射條件限值(mSv)年有效劑量505年連續(xù)平均輻射劑量20眼晶體/年150皮膚及四肢/年500

但核電廠正常運(yùn)行可能產(chǎn)生的輻射劑量[9]在幾個(gè)或10幾個(gè)μSv，跟我國(guó)濱海核電廠公眾所受輻射劑量同一個(gè)數(shù)量級(jí)。內(nèi)陸核電廠正常運(yùn)行情況下，給附近公眾的放射性影響低于X光透射所受的劑量。前蘇聯(lián)發(fā)生的切爾若貝利核電站事故，導(dǎo)致核電站30Km半徑范圍受到輻射，這些范圍內(nèi)的公眾受到的異常電離輻射。輻射危害具有遠(yuǎn)期效應(yīng)，長(zhǎng)期的累積會(huì)導(dǎo)致受輻射的人員致癌和遺傳。

而對(duì)于核輻射事故處理又是一項(xiàng)技術(shù)性很高的工作，需要深入了解事故原因、危害特性及處理方式，一旦沒(méi)及時(shí)有效處理好核事故輻射，將會(huì)引起公眾的恐慌，導(dǎo)致社會(huì)秩序混亂。

四、內(nèi)陸核電站安全監(jiān)管問(wèn)題

國(guó)內(nèi)核電站輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)管理，主要依據(jù)HAF001《中華人民共和國(guó)用核設(shè)施安全監(jiān)督管理?xiàng)l例》和環(huán)境保護(hù)部通過(guò)并修訂《核電廠放射性液態(tài)流出排放技術(shù)要求》，來(lái)加強(qiáng)核電站輻射安全監(jiān)管，并對(duì)核電廠選址及質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)管，以確保核電站安全運(yùn)行。對(duì)于內(nèi)陸核電站安全監(jiān)管問(wèn)題，需要監(jiān)測(cè)放射性液體排放量、放射性氣體擴(kuò)散與非居民住區(qū)的控制、人口分布與核事故應(yīng)急計(jì)劃及水資源用水安全問(wèn)題等。國(guó)家核安全和質(zhì)量監(jiān)管部門，應(yīng)該加強(qiáng)內(nèi)陸核電站設(shè)備質(zhì)量，防止不合格的設(shè)備被安裝在內(nèi)陸核電廠。一方面通過(guò)監(jiān)管核電廠設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，確保核電站安裝合格，另一方面要監(jiān)測(cè)內(nèi)陸核電廠正常運(yùn)行時(shí)候的環(huán)境，確保核輻射不外泄。

然而在核安全監(jiān)管方面，與國(guó)際水平相比，國(guó)內(nèi)核安全監(jiān)管能力還存在一些缺陷，監(jiān)管工作人員數(shù)量不足并且缺乏相關(guān)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。國(guó)家對(duì)安全監(jiān)管投入經(jīng)費(fèi)不高，并且大部分監(jiān)管人員跟涉及核利益相關(guān)的公司人員聯(lián)系。同時(shí)，據(jù)環(huán)保部核與輻射安全中心數(shù)據(jù)表示2009年，國(guó)內(nèi)每個(gè)核電機(jī)組監(jiān)管工作人員平均為3.8人，只是國(guó)際水平的1/10。國(guó)內(nèi)每臺(tái)核電機(jī)組的監(jiān)管費(fèi)用36.44萬(wàn)美元，而美國(guó)是788萬(wàn)美元，存在嚴(yán)重不足的經(jīng)費(fèi)問(wèn)題。

五、內(nèi)陸核電站正常服役周期問(wèn)題

目前，全球大部分運(yùn)行的核電站設(shè)計(jì)服役周期為30-40年，而國(guó)內(nèi)第一座核電站秦山核電站設(shè)計(jì)服役周期為30年，目前已經(jīng)商運(yùn)24年。中核運(yùn)行公司為了可能延長(zhǎng)秦山核電站服役周期，專門成立了相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)來(lái)開(kāi)展秦山核電站延壽項(xiàng)目工作。然而，福島事故卻給國(guó)內(nèi)核電站延壽敲了一次警鐘。東京電力本應(yīng)在2010年就應(yīng)該廢除福島核電站相關(guān)的6個(gè)反應(yīng)堆，但是向國(guó)家申請(qǐng)延長(zhǎng)福島核電站服役周期20年。當(dāng)核電站服役周期到期后，如何處理停止核電站，這將是內(nèi)陸核電站建設(shè)后面臨重大問(wèn)題。核電站拆除工作在停堆后30-50年后進(jìn)行，這段時(shí)間將耗費(fèi)大量財(cái)力在反應(yīng)堆放射性材料外泄的維護(hù)上。當(dāng)核電站拆除后，舊有廠址如何再一次利用，必須經(jīng)過(guò)國(guó)家環(huán)保部門嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)后處理或凈化，這又將是一段漫長(zhǎng)的時(shí)間等待。

內(nèi)陸核電站服役周期結(jié)束后，其拆除的費(fèi)用和后期維護(hù)費(fèi)用將直接影響它之前運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本。德國(guó)準(zhǔn)備拆除的維爾加森核電站費(fèi)用高達(dá)7億元?dú)W元，這個(gè)費(fèi)用是該核電站建設(shè)成本的3.5倍。如果還考慮到對(duì)核電站附近環(huán)境的影響，那么這個(gè)費(fèi)用將無(wú)法估計(jì)。

六、結(jié)論

通過(guò)對(duì)內(nèi)陸核電站面臨的5個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究分析，當(dāng)前中國(guó)不適宜快速發(fā)展內(nèi)陸核電，雖然內(nèi)陸面臨著能源緊缺問(wèn)題，但內(nèi)陸核電站運(yùn)行將對(duì)環(huán)境造成一定的影響，特別是核電站建造周期較長(zhǎng)而且服役周期結(jié)束后，核電站的拆除工作及維護(hù)費(fèi)用巨大。若要實(shí)現(xiàn)內(nèi)陸核電穩(wěn)步發(fā)展，要充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)陸核電建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，切不可照抄照搬。然后，結(jié)合我國(guó)實(shí)際的環(huán)境和人口分布情況，來(lái)制定我國(guó)內(nèi)陸核電發(fā)展的方案。

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(責(zé)任編輯：李瀟雨)

Research on China′s Inland Nuclear Power Plant Five Questions

CHEN Jie1，ZHOU Tao1，ZHOU Lan-yu2

(1．School of Nuclear science and Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；2．College of nuclear science and technology，University of South China,Hengyang 421001，China)

Abstract:Combined with some of the reasons of the accident abroad，the research is on the main problems facing China′s inland nuclear power plant．According to inland nuclear power plant siting，spent nuclear fuel processing，radiation dose，safety supervision and nuclear power plant service period，inland nuclear power plant construction is the tendency to solve the energy shortage in inland.Through the actual environmental，technical personnel and our population distribution，China should develop inland nuclear power development．We have to developed our inland nuclear power development plan．

Key words:inland;nuclear power plant;radiation dose;service period;nuclear waste

收稿日期:2015-12-20

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2014BJ0086)；國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)課題(項(xiàng)目編號(hào)：2014BJ0041)。

作者簡(jiǎn)介：陳杰，男，華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生；周濤，男，華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。

中圖分類號(hào)：F407.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-2603(2016)02-0001-04

● 能源與環(huán)境問(wèn)題研究