曹 蓮

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

· 環(huán)境輻射 ·

壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行對(duì)天然水體的輻射環(huán)境影響

曹 蓮

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

以中核建中核燃料元件有限公司壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)為代表，結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶烊凰w分布和輻射本底情況，對(duì)放射性流出物輻射控制及周邊天然水體輻射水平變化進(jìn)行分析，充分證明壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行安全，未對(duì)天然水體輻射水平造成可察覺(jué)的影響。

核電燃料;運(yùn)行;水體;輻射;影響

1 引 言

中核建中核燃料元件有限公司(CJNF)是中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司下屬?lài)?guó)有大型骨干企業(yè)，是我國(guó)最早的壓水堆核電燃料元件制造企業(yè)。隨著國(guó)內(nèi)核電能源壯大，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)不斷立足于研究和制造，其間經(jīng)歷數(shù)次技術(shù)改造，現(xiàn)巳形成AFA2G、AFA3G、VVER-1000和TVS-2M等多種類(lèi)型、多種富集度和批量化的壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)，綜合產(chǎn)能800tU/a。

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)作為重要的核燃料循環(huán)設(shè)施，其運(yùn)行對(duì)廠(chǎng)址周邊天然水體的輻射影響一直倍受關(guān)注。針對(duì)CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射性流出物輻射控制和天然水體輻射變化開(kāi)展分析，以證明通過(guò)有效地輻射控制可以確保壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行安全，可充分保障周邊天然水體的安全。

2 廠(chǎng)址與天然水體分布

2.1 廠(chǎng)址位置

CJNF壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)位于四川南部，金沙江北岸，所在地勢(shì)開(kāi)闊平坦，屬山區(qū)河谷地貌。

2.2 天然水體分布

廠(chǎng)址區(qū)域主要地表水系有金沙江、岷江、南廣河和長(zhǎng)江。其中流經(jīng)廠(chǎng)區(qū)南側(cè)的金沙江為工程廢水的受納水體，流經(jīng)13km后匯入長(zhǎng)江。此外，廠(chǎng)址東北側(cè) 3.6km和1.4km處，分別有一處水庫(kù)和居民地下井水取水點(diǎn)。

3 工藝概況

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)工藝包括化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備、燃料棒制造和組件組裝，其制造工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)工藝流程Fig.1 Process flow of nuclear fuel element production line for PWRS

4 放射性流出物產(chǎn)生及控制

CJNF壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射性污染物以鈾為主，其中包含234U、235U、238U等三種同位素。生產(chǎn)線(xiàn)嚴(yán)格遵循輻射防護(hù)三項(xiàng)基本原則，在運(yùn)行期間，采取合理、有效的輻射安全設(shè)計(jì)、輻射安全監(jiān)測(cè)和輻射安全措施，有序地管控生產(chǎn)線(xiàn)放射性物料，將其最大化地用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)。對(duì)于放射性廢物，采取分類(lèi)、集中式管理，針對(duì)廢物特點(diǎn)，設(shè)置有專(zhuān)用、齊備的凈化和處理設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)放射性流出物安全排放和放射性留存廢物規(guī)范管理。

4.1 放射性氣載流出物

放射性氣載流出物來(lái)自化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備、組件組裝等工藝設(shè)施，污染物存在的形態(tài)是UF6、UO2微塵的廢氣，廢氣經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的工藝凈化措施和通風(fēng)凈化措施后進(jìn)入排氣筒，排入大氣。隨著生產(chǎn)能力的提升，CJNF一直致力于廠(chǎng)房設(shè)計(jì)、氣流組織、污染控制以及廢氣治理等方面優(yōu)化管理，放射性氣載流出物歸一化排放量及排放濃度得到很好控制，并呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，相關(guān)排放及控制情況見(jiàn)表1。

表1 放射性氣載流出物排放及控制情況一覽表Tab.1 Emissions and control situation of radioactive airborne effluent

4.2 放射性液態(tài)流出物

放射性液態(tài)流出物來(lái)自化工轉(zhuǎn)化、芯塊制備等工藝設(shè)施廢氣處理、磨削芯塊、去污和清洗等操作產(chǎn)生的放射性廢水。廢水經(jīng)銨鹽沉淀、硅膠吸附、脫氟蒸氨等凈化處理，采用槽式排放方式排入廠(chǎng)址南側(cè)金沙江。在核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)中濕法化工轉(zhuǎn)換工藝是廢水主要供源，2001年后，CJNF引入干法化工轉(zhuǎn)換工藝，廢水產(chǎn)生量少是該工藝優(yōu)點(diǎn)之一，隨著廢水產(chǎn)生量的下降，放射性液態(tài)流出物歸一化排放量及排放濃度總體也出現(xiàn)降低趨勢(shì)，相對(duì)應(yīng)的排放及控制情況見(jiàn)表2。

表2 放射性液態(tài)流出物排放及控制情況一覽表Tab.2 Emissions and control situation of radioactive liquid effluent

4.3 放射性流出物輻射控制

1994年～2015年期間，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)歷了四次改造建設(shè)，其運(yùn)行年份分別為1994～2001年、2002～2008年、2009～2013年和2014～2015年，綜合生產(chǎn)能力由75tU/a提升至150tU/a、400tU/a和800tU/a。通過(guò)表1和表2數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，可以看出：在各運(yùn)行年份中，雖然生產(chǎn)能力逐步提升，但CJNF通過(guò)自身優(yōu)化、先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)以及嚴(yán)格管理等措施，壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射性流出物均能遵守國(guó)家環(huán)境主管部門(mén)批準(zhǔn)的控制值要求，實(shí)現(xiàn)安全排放。

5 天然水體輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)

按照《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[5](GB18871-2002)和《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[6](HJ/T 61-2001)的規(guī)定，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行期間，制定有環(huán)境監(jiān)測(cè)方案，其中包括天然水體輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

5.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

(1)地表水：金沙江分段面布點(diǎn)，以廠(chǎng)址放射性廢水排放口為基點(diǎn)，上游1.2km設(shè)置對(duì)照段面、下游0.8km和8km分別設(shè)置監(jiān)測(cè)段面；廠(chǎng)址東北面3.6km，當(dāng)?shù)氐貏?shì)低洼，天然降水形成的水庫(kù)作為另一個(gè)地表水水體監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(2)地下水：廠(chǎng)址東北面1.4km，當(dāng)?shù)鼐用竦叵戮∷c(diǎn)。

(3)生物：廠(chǎng)址東北面3.6km水庫(kù)中捕撈的魚(yú)。

5.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)方法

廠(chǎng)址周邊天然水體中輻射監(jiān)測(cè)包括地表水中鈾含量和總α濃度監(jiān)測(cè)、地下水總α濃度監(jiān)測(cè)以及生物(魚(yú))中鈾含量監(jiān)測(cè)，見(jiàn)表3。所有樣品采用人工采集，采樣頻次為1次/2月。

表3 天然水體輻射監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方法Tab.3 Radiation monitoring items and methods of natural water

5.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

5.3.1 地表水水體中鈾含量和總α濃度監(jiān)測(cè)

1994年～2015年，金沙江對(duì)照段面和兩個(gè)監(jiān)測(cè)段面水體中鈾含量監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

1994年～2015年，金沙江對(duì)照段面和兩個(gè)監(jiān)測(cè)段面水體中總α濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2和圖3分別展示金沙江水體中三個(gè)段面歷年放射性監(jiān)測(cè)結(jié)果，在多年的監(jiān)測(cè)中，金沙江水量變化會(huì)引起泥沙含量變化，但終因采集后樣品均要進(jìn)行去除雜質(zhì)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果影響甚小，全年基本保持在統(tǒng)計(jì)漲落范圍內(nèi)。

圖3 金沙江江水中總α濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.3 Monitoring result of total α concentration in Jinsha River’s water

1994年～2015年，廠(chǎng)址東北面3.6km水庫(kù)水體中鈾含量監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 水庫(kù)水體中鈾含量監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.4 Monitoring result of uranium content in reservoir’s water

5.3.2 地下水水體中總α濃度

2009年～2015年，廠(chǎng)址東北面1.4km地下井水體中總α濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 地下井水體中總α濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.5 Monitoring result of total α concentration in underground well’s water

5.3.3 生物(魚(yú))中鈾含量

1994年～2015年，廠(chǎng)址東北面3.6km水庫(kù)中生物(魚(yú))鈾含量監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 生物(魚(yú))鈾含量監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.4 Monitoring result of uranium content in living creatures (fish) (μg/kg鮮)

6 生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行對(duì)天然水體輻射影響分析

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行期間，廠(chǎng)址周邊天然水體輻射監(jiān)測(cè)主要包括地表水水體中鈾含量和總α濃度監(jiān)測(cè)、地下水水體中鈾含量、生物(魚(yú))中鈾含量，輻射水平監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2～圖5、表4。

6.1 地表水水體中輻射水平分析

(1)金沙江水體

金沙江水體是CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)液態(tài)流出物的唯一受納水體，國(guó)家環(huán)境主管部門(mén)下達(dá)的放射性流出物排放控制值是充分考慮水體安全和公眾安全的基礎(chǔ)上，所設(shè)定的環(huán)境可接受、具有保守性的管理紅線(xiàn)，企業(yè)必須嚴(yán)格遵守。多年來(lái)，CJNF從控制技術(shù)、監(jiān)測(cè)手段等方面認(rèn)真執(zhí)行控制值要求，并且秉承廢物最小化理念，通過(guò)自身努力，實(shí)現(xiàn)了放射性流出物在控制值下，排放量和活度濃度盡可能下降，減少環(huán)境影響。從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，對(duì)照點(diǎn)段面和監(jiān)測(cè)段面水體輻射水平均處于同一水平，由于放射性本身的統(tǒng)計(jì)漲落特性，三個(gè)段面監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)無(wú)規(guī)律地上下浮動(dòng)，但整體保持在一定統(tǒng)計(jì)漲落范圍之內(nèi)，具體情況詳見(jiàn)圖2和圖3。

由圖2和圖3可見(jiàn)，以CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射性廢水排放口為界，金沙江上游1.2km對(duì)照段面與下游0.8km和8km監(jiān)測(cè)段面水體中鈾含量分布在0.32～0.9×10-3mg/L，總α濃度分布在3.3～8.1×10-2Bq/L；金沙江水體對(duì)照段面與監(jiān)測(cè)段面水體中輻射水平均處于同一水平，沒(méi)有明顯變化；根據(jù)1971～1984年開(kāi)展的長(zhǎng)江水系放射性水平調(diào)查[7]結(jié)果，上述三個(gè)段面江水中鈾含量和總α濃度均分布在金沙江宜賓江段水體中放射性水平(鈾含量：0.65～1.24×10-3mg/L；總α濃度：1.57～26.2×10-2Bq/L)之內(nèi)，處于金沙江宜賓江段水體本底水平。

從圖2和圖3可以清淅地看到，金沙江水體對(duì)照段面和兩個(gè)監(jiān)測(cè)段面水體。

(2)水庫(kù)水體

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)東北面3.6km水庫(kù)水體中鈾含量分布在0.18～0.51×10-3mg/L；根據(jù)1971～1984年開(kāi)展的長(zhǎng)江水系放射性水平調(diào)查[7]結(jié)果，水庫(kù)水體中鈾含量與長(zhǎng)江沿線(xiàn)湖泊水體中鈾含量(年平均值0.57×10-3mg/L，最大鈾含量1.29×10-3mg/L)相當(dāng)，處于長(zhǎng)江沿線(xiàn)湖泊水體本底水平。

6.2 地下水水體中輻射水平分析

CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)地下水水體中輻射水平監(jiān)測(cè)開(kāi)始于2009年，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖5。2009～2015年，廠(chǎng)址東北面1.4km地下井水水體中總α濃度分布在3.4～6.1×10-2Bq/L；根據(jù)《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》[8]的要求，地下水水體中輻射水平遠(yuǎn)小于生活飲用水中總α濃度(50×10-2Bq/L)。

6.3 生物(魚(yú))中輻射水平分析

1994～2015年，生物(魚(yú))的輻射水平監(jiān)測(cè)主要來(lái)自于東北面3.6km水庫(kù)水體中飼養(yǎng)生物(魚(yú))，通過(guò)表4數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)，生物(魚(yú))鈾含量分布在0.68～5μg/kg鮮。根據(jù)我國(guó)正常地區(qū)食品中天然放射性核素比活度調(diào)查結(jié)果[9]，生物(魚(yú))鈾含量分布在我國(guó)正常地區(qū)食品中天然鈾比活度(0.33～27.38μg/kg)范圍之內(nèi)。

7 結(jié) 論

(1)CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行期間，始終保持著高度的企業(yè)責(zé)任感，在不斷提升綜合生產(chǎn)能力的背景下，嚴(yán)格恪守輻射防護(hù)三原則，建立規(guī)范、有序的輻射管控體系，放射性廢物(包括放射性流出物)處理設(shè)施齊全而有效，實(shí)現(xiàn)放射性流出物歸一化年排放量和排放濃度符合運(yùn)行許可證控制值要求，實(shí)現(xiàn)有組織、安全排放。

(2)CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行期間，長(zhǎng)期、有組織和有計(jì)劃地開(kāi)展天然水體輻射水平監(jiān)測(cè)。通過(guò)二十多年地表水、地下水以及生物(魚(yú))的輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，充分表明：廠(chǎng)址周邊地表水水體輻射水平均處于宜賓地區(qū)本底水平、地下水水體輻射水平滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》、生物(魚(yú))中輻射水平分布在我國(guó)正常地區(qū)食品中天然鈾比活度范圍之內(nèi)。

(3)二十多年來(lái)，CJNF壓水堆核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行安全，未對(duì)周邊天然水體輻射水平造成可察覺(jué)地影響。

[1] 國(guó)家核安全局. 八一二廠(chǎng)核電燃料組件生產(chǎn)線(xiàn)一步工程運(yùn)行許可證(國(guó)核安證字[1996]2號(hào))[R]. 北京：國(guó)家核安全局，1996，2(2).

[2] 國(guó)家核安全局. 八一二廠(chǎng)核電燃料組件生產(chǎn)線(xiàn)二步工程運(yùn)行許可證(國(guó)核安證字[2003]85號(hào))[R]. 北京：國(guó)家核安全局，2003，3(3).

[3] 國(guó)家核安全局. 關(guān)于中核建中核燃料元件有限公司粉末冶金生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行許可證的通知(國(guó)核安發(fā)[2012]127號(hào))[R]. 北京：國(guó)家核安全局，2012，7(7).

[4] 國(guó)家核安全局. 關(guān)于頒發(fā)中核建中核燃料元件有限公司核電燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)建技改工程運(yùn)行許可證的通知(國(guó)核安發(fā)[2015]121號(hào))[R]. 北京：國(guó)家核安全局，2015，9(9).

[5] GB18871-2002，電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] HJ/T61-2001，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[7] 李振平. 長(zhǎng)江水系放射性水平調(diào)查及評(píng)價(jià)[M].北京：原子能出版社，1984.

[8] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. 生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范[EB/OL]，http://wapwenku.baidu.com/view/57c76e176c175f0e 7cd13754.html?ssid=0&from=1000539d&uid=0&pu=usm@1,sz@1320_2001,ta@iphone_1_10.2_3_602&bd_page_type=1&baiduid=9EB9D7864B0224C2DB4DF10C20BF1173&tj=wenkuala_1_0_10_l1#2，2001-9-1.

[9] 張景源.我國(guó)食品放射性含量及其所致居民內(nèi)照射劑量估算[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，1988，8(1)：33-36.

The Influence of Radiation Environment Caused by Pressurized Water Reactor Nuclear Fuel Element Production Line Operation on Natural Water

CAO Lian

(CNNCJianzhongNuclearFuelCo.,Ltd,Yibin,Sichuan644000,China)

This article takes CJNF’s nuclear fuel element production line manufacturing activities as an example，combines with the distribution and radiation background of local natural water，by analyzing radiation control of radioactive effluent and radiation level change around natural water, sufficiently proves the operation safety of PWR nuclear fuel element production line，and no sensible influence on radiation level of natural water.

Nuclear fuel；operation；water；radiation；influence

2017-01-10

曹 蓮(1976-)，女，四川宜賓人，2005年畢業(yè)于四川理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)及技術(shù)專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境管理。

X820.3

A

1001-3644(2017)03-0106-05