劉新華，鄧治國，張志銀，王曉亮，劉建輝，熊章輝，葉欣楠， 姚沛林，朱 好，陳 誠，邢 磊，楊永春

(1.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082；2.中核遼寧核電有限公司，遼寧 興城 125100;3.中國核電工程有限公司，北京 100840)

隨著GB 6249—2011《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》和GB 14587—2011《核電廠放射性液態(tài)流出物排放技術(shù)要求》的頒布實(shí)施，對具有受納水體的內(nèi)陸核電廠相關(guān)管理要求基本完善。但是，對缺乏受納水體區(qū)域核電廠址的放射性廢液處理和液態(tài)流出物排放管理，現(xiàn)行的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中并沒有進(jìn)行明確規(guī)定。對這類缺乏受納水體區(qū)域的核電廠，如果將滿足GB 6249—2011和GB 14587—2011要求的已經(jīng)解控的液態(tài)流出物轉(zhuǎn)變成氣態(tài)形式排放，是否對公眾和環(huán)境更有利？由此引出了液轉(zhuǎn)氣排放的思路和技術(shù)路線。

在常規(guī)工程的廢液處理中，也有液轉(zhuǎn)氣排放的實(shí)踐，如火電廠采用冷卻塔方式排放汽輪機(jī)冷卻水。而對于放射性廢液處理后轉(zhuǎn)變成氣態(tài)流出物進(jìn)行排放，國內(nèi)外雖有零星實(shí)踐，但尚未形成明確的排放技術(shù)路線。

采用液轉(zhuǎn)氣排放技術(shù)路線的前提是液態(tài)流出物在大氣中比在水體中能得到更好地?cái)U(kuò)散，對公眾的輻射影響更小。對于受納水體流量較小，只能接納部分液態(tài)流出物的核電廠廠址，可采取向受納水體排放與液轉(zhuǎn)氣排放相結(jié)合的方式進(jìn)行排放管理，即部分向受納水體排放，部分液轉(zhuǎn)氣排放。

液轉(zhuǎn)氣排放是近零排放的延伸，是將滿足解控水平的液態(tài)流出物由直接向受納水體排放變?yōu)橐恨D(zhuǎn)氣排放，不影響液態(tài)流出物的解控。液轉(zhuǎn)氣排放具有一定的適用范圍,其應(yīng)用原則包括液轉(zhuǎn)氣排放的正當(dāng)性、排放方式優(yōu)化、盡可能復(fù)用、槽式排放、放射性近零排放、劑量約束和劑量管理目標(biāo)值、總量控制和濃度控制等[1，2]。

2014年10月，冀東核電獲得河北省發(fā)改委同意開展前期工作。冀東核電廠址沒有受納水體，但從能源規(guī)劃的角度，其建設(shè)又是非常必要的。因此，本文以冀東核電廠址和國內(nèi)某典型內(nèi)陸廠址為例，從液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)、排放工藝和環(huán)境影響評價(jià)等方面，探討內(nèi)陸核電廠液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放的可行性，為我國缺乏受納水體區(qū)域核電廠的選址、建設(shè)和監(jiān)管提供參考。

1 液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)[3]

結(jié)合國內(nèi)核電廠規(guī)劃情況，本文主要針對“華龍一號(hào)”(HPR1000)和AP1000兩種堆型進(jìn)行分析。

1.1 “華龍一號(hào)”

對于“華龍一號(hào)”堆型，本文取0.1 GBq/t的131I當(dāng)量作為一回路冷卻劑現(xiàn)實(shí)源項(xiàng)[3，4]，采用這套源項(xiàng)對應(yīng)的一回路核素譜計(jì)算現(xiàn)實(shí)排放量。

廢液處理系統(tǒng)工藝方案為“過濾+節(jié)能蒸發(fā)+離子交換”，或者“絮凝注入/活性炭吸附+離子交換+超濾+反滲透+節(jié)能蒸發(fā)”。硼回收系統(tǒng)工藝方案為“過濾+除鹽+熱力除氣+蒸發(fā)”。相比于沿海廠址“華龍一號(hào)”電廠，本文的研究增加了廢液處理系統(tǒng)和硼回收系統(tǒng)的處理工藝，以提高去污因子。

“華龍一號(hào)”液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下：現(xiàn)實(shí)工況下核島液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積為7250 m3/a.機(jī)組，除氚和14C外其余核素的排放量為3.81×107Bq/a.機(jī)組，排放濃度為5.3 Bq/L。

對于氚和14C，由于其特殊的化學(xué)性質(zhì)，現(xiàn)有的處理工藝不能去除廢液中的氚，對于14C的去除作用也十分有限。因此在計(jì)算排放量時(shí)，保守的認(rèn)為一回路冷卻劑中產(chǎn)生的氚和14C全部通過液轉(zhuǎn)氣途徑排放到環(huán)境中。氚和14C的排放量，如表1所示。

表1 液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積和排放量Table 1 Discharge volume and discharge amount of Liquid-to-Gas conversion

1.2 AP1000

對于AP1000堆型，現(xiàn)實(shí)工況下一回路冷卻劑、二回路冷卻劑液相和汽相中的主要核素濃度取自ANSI/ANS 18.1—1999[5]，由于134Cs和137Cs等核素的活度濃度未能包絡(luò)美國核電廠2001—2004年間的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對于這些核素的活度濃度仍然取ANSI/ANS 18.1—1984[6]中的數(shù)據(jù)。

廢液處理系統(tǒng)工藝方案為“過濾+離子交換+節(jié)能蒸發(fā)”，或者“超濾+反滲透+連續(xù)電除鹽+離子交換+蒸發(fā)”。相比于沿海廠址AP1000電廠，本文的研究增加了廢液處理系統(tǒng)處理工藝，以提高去污因子。AP1000堆型無硼回收系統(tǒng)。

AP1000液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下：現(xiàn)實(shí)工況下核島液轉(zhuǎn)氣廢液排放體積為2 945 m3/a.機(jī)組，除氚和14C外其余核素的排放量為1.38×107Bq/a.機(jī)組，排放濃度為4.7 Bq/L。氚和14C的排放量，參見表1。

兩種堆型放射性廢液經(jīng)處理后，除氚和14C外其余核素的排放濃度均小于10 Bq/L，也小于GB 6249—2011中規(guī)定的內(nèi)陸核電廠排放濃度限值(100 Bq/L)。

2 液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放方案[7]

本節(jié)以冀東核電廠址為例，對空冷塔、天然蒸發(fā)池、水冷塔、煙囪、單建排放設(shè)施、中水蓄水池蒸發(fā)排放與空冷塔排放結(jié)合，共六種可能的液轉(zhuǎn)氣排放方案進(jìn)行介紹。

本文以“華龍一號(hào)”和AP1000堆型作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以兩種堆型電廠核島液態(tài)流出物排放系統(tǒng)為設(shè)計(jì)接口。對于需要進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放的廢液體積，根據(jù)第2節(jié)的研究并參考國內(nèi)電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，按照單臺(tái)機(jī)組10 000 m3設(shè)計(jì)，可滿足“華龍一號(hào)”和AP1000兩種堆型廢液排放量要求。本節(jié)研究中全廠址按建設(shè)4臺(tái)機(jī)組考慮，液轉(zhuǎn)氣排放廢液總量取40 000 m3/a。

2.1 空冷塔

對于水資源短缺地區(qū)，為了節(jié)約用水，核電廠常規(guī)島冷卻系統(tǒng)可采用帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)。結(jié)合場地布置條件，冀東核電廠址采用“一機(jī)兩塔”的空冷塔布置方案。

液態(tài)流出物通過排放泵從排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)有控制地輸送至空冷塔內(nèi)的排放裝置，在空冷塔內(nèi)壁高于散熱器位置(距地面約50 m高)設(shè)置噴霧排放裝置，噴嘴斜向上安裝。液態(tài)流出物通過霧化輔助裝置霧化后分散到塔內(nèi)空氣中，利用塔內(nèi)與外界環(huán)境比較相對較高的溫度和較大的風(fēng)速以及霧化后巨大的氣液接觸面積，完全蒸發(fā)為氣態(tài)，并通過空冷塔出風(fēng)口排入大氣環(huán)境，工藝簡圖如圖1所示。

圖1 空冷塔液轉(zhuǎn)氣排放工藝簡圖Fig.1 Schematic diagram of liquid-to-gas conversion discharge via air cooling tower

計(jì)劃在兩座空冷塔內(nèi)安裝霧化裝置實(shí)現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣蒸發(fā)排放，一用一備。利用冀東廠址區(qū)域氣象條件分析，空冷塔內(nèi)全年無結(jié)冰，排除降水、大風(fēng)等不利于蒸發(fā)的天氣影響，保守按全年排放250天計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組排2放速率為0.5 L/s。利用空冷塔內(nèi)環(huán)境參數(shù)計(jì)算得出，廠址區(qū)域如果滿足4臺(tái)機(jī)組2 L/s的蒸發(fā)速率，大約需要水面蒸發(fā)面積20 000 m2。為滿足所需的蒸發(fā)面積，至少需要利用噴嘴將流出物霧化成顆粒直徑11 μm。

2.2 天然蒸發(fā)池

核電廠液態(tài)流出物經(jīng)過收集后貯存在核島液態(tài)流出物排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)，待環(huán)境排放條件允許時(shí)，通過排放泵有控制地輸送到蒸發(fā)池，再通過自然蒸發(fā)的方式將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化成氣態(tài)排入大氣。為了保證蒸發(fā)池合理利用，蒸發(fā)池設(shè)置高高液位報(bào)警與排放泵閥聯(lián)鎖，建立槽式排放系統(tǒng)和蒸發(fā)池注水統(tǒng)一協(xié)調(diào)機(jī)制。

根據(jù)排放計(jì)劃及冀東核電廠址氣象觀測資料分析，4臺(tái)機(jī)組核電廠液態(tài)流出物在蒸發(fā)條件相對不好的7—10月蒸發(fā)排放，需要水面面積41 700 m2。擬在廠區(qū)內(nèi)建設(shè)4座天然蒸發(fā)池(3用1備)，每座蒸發(fā)池尺寸為150 m(長)×100 m(寬)×2 m(深)。每座蒸發(fā)池面積為15 000 m2，總面積為60 000 m2，總有效容積為96 000 m3。

蒸發(fā)池設(shè)計(jì)能承受地震應(yīng)力，排放管道安裝在管溝內(nèi)，便于檢查管道的密封性。蒸發(fā)池內(nèi)表面做防滲處理。蒸發(fā)池的四周，特別是在地下水水流方向的下游設(shè)置觀測井，抽取不同地層的水樣以便監(jiān)測滲漏情況。本設(shè)施設(shè)置自動(dòng)清砂裝置。根據(jù)需要，通過清砂裝置的抓具可將池底積砂包裝后送至極低放固體廢物填埋場處理。池水放射性濃度達(dá)到設(shè)計(jì)限值時(shí)，本設(shè)施可將天然蒸發(fā)濃縮的池水返回低放廢液蒸發(fā)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2.3 水冷塔

國內(nèi)火電廠多采用濕冷系統(tǒng)，國內(nèi)外部分核電站的常規(guī)島循環(huán)冷卻水系統(tǒng)也采用帶二次循環(huán)冷卻塔的水冷系統(tǒng)。因此，本方案采用水冷塔實(shí)現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣排放。

首先，液態(tài)流出物通過排放泵從排放系統(tǒng)貯槽內(nèi)有控制地輸送至冷卻塔內(nèi)的噴霧排放裝置，液態(tài)流出物通過噴霧排放裝置霧化后分散到塔內(nèi)空氣中，并隨冷卻塔的抽吸作用排入大氣環(huán)境。噴霧排放裝置安裝在配水槽以上(距地面約170 m高)，避免受循環(huán)水淋水影響。

排放時(shí)，霧化為細(xì)小顆粒的流出物與冷卻塔蒸發(fā)水混合，一同排入大氣環(huán)境。霧滴受到的風(fēng)壓力約為液滴自重的7倍，且排放高度距離塔口較近，因此，液滴很容易被帶出冷卻塔。水冷塔正常運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)水量為0.772 m3/s。液態(tài)流出物排放流量為1.268×10-3m3/s。蒸發(fā)水量約為流出物排放流量的600倍，流出物得到了充分的稀釋。由于液態(tài)流出物排放量小，對冷卻塔內(nèi)外的相對濕度影響很小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.4 煙囪

對于“華龍一號(hào)”堆型：可通過硼回收系統(tǒng)或廢液處理系統(tǒng)的蒸發(fā)器將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽經(jīng)凈化后，將蒸汽輸送至核島通風(fēng)系統(tǒng)的煙囪。核島排風(fēng)與蒸汽混合吸濕后高架排放。蒸汽排放管道上設(shè)置有監(jiān)測儀表，對排放蒸汽進(jìn)行監(jiān)測和記錄，如監(jiān)測到蒸汽不滿足排放要求，則冷凝后重新送回供料槽重新進(jìn)行蒸發(fā)。分別在蒸汽輸送管道低點(diǎn)設(shè)置疏水閥，在煙囪底部設(shè)排水地漏，收集冷凝液返回供料槽重新蒸發(fā)。

對于AP1000堆型：可利用蒸發(fā)器將AP1000液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽，通過核島煙囪進(jìn)行排放。因?yàn)锳P1000堆型未設(shè)計(jì)廢液蒸發(fā)處理裝置，所以要增加3臺(tái)3.5 t/h的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器放置在核島或者靠近核島的廠房內(nèi)。

“華龍一號(hào)”和AP1000核島煙囪均為單堆設(shè)計(jì)。

2.5 單建排放設(shè)施

本方案可采用霧化和蒸發(fā)兩種排放工藝，將液態(tài)流出物從單建排放煙囪中高架排放。

霧化排放工藝：液態(tài)流出物通過排放泵進(jìn)入霧化室，經(jīng)噴霧裝置形成均勻細(xì)密的小液滴。同時(shí)，在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，空氣慣性除塵后通過加熱器加熱到所需溫度后進(jìn)入高壓噴霧室。在霧化室內(nèi)高溫空氣與霧化液滴充分混合增濕后，送往排放煙囪高架排放。排放煙囪底部設(shè)有集液盤收集冷凝液送往廢液處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

蒸發(fā)排放工藝：通過單建排放設(shè)施內(nèi)的蒸發(fā)器將液態(tài)流出物轉(zhuǎn)化為蒸汽后排放。蒸汽排放管道上設(shè)置有監(jiān)測儀表，對排放蒸汽進(jìn)行監(jiān)測和記錄，如監(jiān)測到蒸汽不滿足排放要求，則冷凝后重新送回供料槽進(jìn)行再蒸發(fā)。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)將空氣經(jīng)慣性除塵、空氣過濾器后引入排放煙囪。分別在蒸汽輸送管道低點(diǎn)設(shè)置疏水閥，在煙囪底部設(shè)排水地漏，收集冷凝液返回供料槽重新蒸發(fā)。

2.6 中水蓄水池與空冷塔結(jié)合

中水蓄水池用于收集常規(guī)島輔機(jī)和廠用水系統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的排污水、廠區(qū)內(nèi)非放射性生產(chǎn)廢水，處理后回收利用。還用于貯存核電廠15天正常生產(chǎn)用水量，同時(shí)再生水原水池有效容積滿足停堆后核電廠廠用水系統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔30天補(bǔ)水量的要求。中水水質(zhì)為一級A。中水蓄水池中的中水經(jīng)處理后用于輔機(jī)冷卻塔補(bǔ)水、(重要)廠用水系統(tǒng)冷卻塔補(bǔ)水、廠區(qū)綠化、道路澆灑、洗車用水、除鹽水處理廠房等，且一直循環(huán)使用。

“華龍一號(hào)”四臺(tái)機(jī)組中水蓄水池設(shè)置2座，單座中水蓄水池大小為(150×84×9)m，單座有效容積約為115 000 m3。AP1000四臺(tái)機(jī)組中水蓄水池設(shè)置2座，單座中水蓄水池大小為(123×95×12.5)m，單座有效容積約為145 000 m3。運(yùn)行過程中水蓄水池水位基本保持不變。

根據(jù)計(jì)算，中水蓄水池不能完全容納4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)排放的液態(tài)流出物，剩余的液態(tài)流出物利用空冷塔進(jìn)行排放。需要建設(shè)核島液態(tài)流出物排放廠房到中水蓄水池的管溝和排放管道，同時(shí)還需建設(shè)一套空冷塔排放系統(tǒng)用于剩余液態(tài)流出物的排放。

六種液轉(zhuǎn)氣排放方案比較表，如表2所示。

表2 六種液轉(zhuǎn)氣排放方案比較表Table 2 Comparison of Six Liquid-to-Gas conversion discharge processes

3 液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放環(huán)境影響評價(jià)[8]

基于第2節(jié)液轉(zhuǎn)氣排放源項(xiàng)和第3節(jié)液轉(zhuǎn)氣排放方案，本節(jié)結(jié)合冀東廠址氣象、人口分布等環(huán)境條件，分別對6種液轉(zhuǎn)氣排放方案采用CALPUFF模式進(jìn)行大氣彌散計(jì)算和公眾輻射影響評價(jià)。為了對比分析，還開展了某典型內(nèi)陸廠址的液態(tài)流出物直接排放的輻射影響評價(jià)。

3.1 廠址環(huán)境條件

兩廠址的氣象要素統(tǒng)計(jì)值參見表3。從表3可知，兩廠址的年均風(fēng)速和靜風(fēng)頻率相當(dāng)，低風(fēng)速出現(xiàn)頻率較高，大于6 m/s的大風(fēng)出現(xiàn)頻率很低。鑒于兩廠址的降水量差異較大，在計(jì)算濕沉積時(shí)，根據(jù)年降水量進(jìn)行了相應(yīng)的折算。從大氣彌散的角度，某典型內(nèi)陸廠址的氣象條件與冀東廠址相似。

表3中冀東廠址0.5～2.0 m/s的風(fēng)頻和>6.0 m/s的風(fēng)頻，是根據(jù)廠址代表性氣象站青龍站2012—2013年的氣象資料統(tǒng)計(jì)得到，其他氣象要素則根據(jù)青龍站自建站至2013年多年氣象觀測值統(tǒng)計(jì)得到。某典型內(nèi)陸廠址的氣象要素根據(jù)廠址現(xiàn)場氣象觀測統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

3.2 大氣彌散計(jì)算

由于冀東廠址與某典型內(nèi)陸廠址的年平均風(fēng)速低、小靜風(fēng)頻率高，為了能夠更好地反映低風(fēng)速下大氣彌散特征，本文采用了美國環(huán)保署推薦的CALPUFF模式來計(jì)算氣載放射性流出物及液轉(zhuǎn)氣的大氣彌散和沉積。該模式經(jīng)過調(diào)試和野外示蹤物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，適用于內(nèi)陸風(fēng)速低、小靜風(fēng)頻率高廠址的大氣彌散模擬。

CALPUFF是一個(gè)多層、多物種、非穩(wěn)態(tài)拉格朗日煙團(tuán)擴(kuò)散模式，通過跟蹤從排放源釋放的離散煙團(tuán)的運(yùn)行來模擬煙團(tuán)移動(dòng)路徑上的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化和清除，直至煙團(tuán)離開模擬區(qū)域。此外，煙團(tuán)的擴(kuò)散過程中顯式地考慮氣象條件的時(shí)空變化。非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的一個(gè)重要作用是煙團(tuán)可以隨著風(fēng)向的改變而改變移動(dòng)路徑，煙團(tuán)在移動(dòng)過程中響應(yīng)空間變化的地表特征，如地表粗糙度、土壤含水量等。CALPUFF能模擬從幾十米到幾百千米中等尺度范圍，以及一些非穩(wěn)態(tài)情況(如小靜風(fēng)、熏煙、環(huán)流、地形和海岸效應(yīng)等)，適合于復(fù)雜地形的模擬。CALPUFF模式采用美國地質(zhì)勘探局(USGS)提供的約90 m分辨率的地形高程資料和900 m分辨率的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)，以及廠址周圍各氣象站的逐時(shí)地面觀測資料和探空資料。

在某典型內(nèi)陸廠址開展了大氣擴(kuò)散試驗(yàn)，通過對CALPUFF模式進(jìn)行本地化修正和改進(jìn)，將CALPUFF模擬濃度與實(shí)測示蹤物濃度進(jìn)行了對比，結(jié)果表明改進(jìn)后的模式能夠很好地模擬小風(fēng)條件下煙流的擺動(dòng)和偏轉(zhuǎn)，模擬的峰值濃度與實(shí)測值吻合很好。表明CALPUFF煙團(tuán)模式適合于內(nèi)陸小靜風(fēng)、復(fù)雜地形廠址的大氣擴(kuò)散模擬。

本文針對“華龍一號(hào)”和AP1000兩種堆型，計(jì)算4臺(tái)機(jī)組氣載放射性流出物的大氣彌散因子和干、濕沉積因子，以及各種液轉(zhuǎn)氣方案的大氣彌散因子和沉積因子。針對各方案，選取的模擬區(qū)域?yàn)橐?號(hào)核島煙囪為中心，10 km×10 km及160 km×160 km的兩套區(qū)域。大氣彌散計(jì)算的水平網(wǎng)格距分別為50 m和1 km，以更好地模擬近場的高濃度分布，垂直方向自地面至3 000 m不等距地分為10層。

由評價(jià)結(jié)果可知。

(1)由于空冷塔和水冷塔排放高度很高、通風(fēng)流量大、風(fēng)速高、空氣出口溫度較高，其對于氣載流出物的排放彌散十分有利，雖然廠址地區(qū)大氣彌散情況較差，但通過空冷塔排放后廠址附近各子區(qū)的大氣彌散因子依然很小，大氣彌散因子最大值出現(xiàn)的方位也較遠(yuǎn)，但由于水冷塔還涉及核素在塔內(nèi)的累積、放射性核素與排出塔外霧滴相互作用等不確定因素，還需開展較多的研究加以明確。

(2)天然蒸發(fā)池排放方案為地面排放的面源，受到廠址大氣彌散條件較差的限制，蒸發(fā)池附近的大氣彌散因子較大，氣載流出物的彌散情況較差。

(3)對于利用核島煙囪和單建排放設(shè)施排放的方案，其氣載流出物的大氣彌散情況介于空冷塔和蒸發(fā)池排放方案之間，由于擬定的單建排放設(shè)施方案的排放口更高，其大氣彌散情況稍好于利用核島煙囪排放方案。

(4)對于通過中水蓄水池排放方案，由于考慮其放射性核素通過廠區(qū)綠化、蓄水池水面蒸發(fā)等途徑排放，所以對其按照地面面源考慮，其大氣彌散情況與天然蒸發(fā)池排放方案相近，但由于目前對于中水蓄水池排放方案中具體在哪些位置會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)、通過哪些設(shè)冷水的冷卻塔蒸發(fā)排放等參數(shù)不明確，因此其大氣彌散的估算結(jié)果還很粗糙。

綜合比較而言，空冷塔和水冷塔排放方案的彌散情況要遠(yuǎn)優(yōu)于天然蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案，核島煙囪和單建排放設(shè)施排放的方案介于之間。

3.3 劑量后果評價(jià)

核電廠運(yùn)行時(shí)，氣載流出物釋放到環(huán)境后對公眾的照射途徑可歸納為：空氣浸沒外照射、地表沉積外照射、吸入空氣內(nèi)照射和食入農(nóng)牧產(chǎn)品內(nèi)照射。液態(tài)流出物釋放到環(huán)境后對公眾的照射途徑可歸納為：飲用水內(nèi)照射，食入農(nóng)牧產(chǎn)品內(nèi)照射，食入水產(chǎn)品內(nèi)照射，岸邊沉積外照射以及游泳、劃船和從事水上作業(yè)時(shí)受到的外照射。氣載流出物對公眾造成的輻射劑量的估算采用AIRDOS-EPA程序計(jì)算。

對于冀東廠址，根據(jù)目前廠址人口分布情況，計(jì)算了六種液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放對公眾造成的最大個(gè)人劑量(見圖2和圖3)。

圖2 冀東廠址液轉(zhuǎn)氣排放對公眾造成的最大劑量Fig.2 Max public exposure caused by liquid-to-gas conversion dischargearound Jidong site

圖3 冀東廠址所有氣態(tài)流出物排放對公眾造成最大劑量Fig.3 Max public exposure caused byby all gaseous effluent discharges around Jidong site

圖2為液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放部分所致的公眾劑量。圖3為所有氣態(tài)流出物排放所致的公眾劑量，即包括液轉(zhuǎn)氣排放的氣態(tài)流出物，以及原設(shè)計(jì)中通過煙囪排放的氣態(tài)流出物所致的公眾劑量。煙囪氣態(tài)流出物排放源項(xiàng)取自設(shè)計(jì)文件[3,4,6]。

對于選取的某典型內(nèi)陸廠址，根據(jù)目前廠址人口分布情況，計(jì)算了三種液態(tài)流出物排放對公眾造成的最大個(gè)人劑量，如圖4和圖5所示。

圖4 某典型內(nèi)陸廠址液轉(zhuǎn)氣排放對公眾造成最大劑量Fig.4 Max public exposure caused by liquid-to-gas conversion discharge around a typical inland site

圖5 某典型內(nèi)陸廠址所有氣態(tài)流出物排放對公眾造成的最大劑量Fig.5 Max public exposure caused by all gaseous effluent discharges around a typical inland site

圖4液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放部分所致的公眾劑量。圖5為所有氣態(tài)流出物排放所致的公眾劑量，即包括液轉(zhuǎn)氣排放的氣態(tài)流出物，以及原設(shè)計(jì)通過煙囪排放的氣態(tài)流出物所致的公眾劑量。為便于比較，圖中還給出了“直排”方案，即液態(tài)流出物直接排入受納水體時(shí)對公眾造成的最大劑量。

從圖2至圖5可知，無論是“華龍一號(hào)”還是AP1000堆型，廠址四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，若液態(tài)流出物通過液轉(zhuǎn)氣排放，氣態(tài)流出物通過核島煙囪排放，二者綜合對廠址周圍公眾所致的最大個(gè)人有效劑量均遠(yuǎn)小于GB 6249—2011中規(guī)定的劑量約束值(0.25 mSv/a)。

3.4 環(huán)境影響初步評價(jià)結(jié)論

(1)通過空冷塔、水冷塔、核島煙囪和單建排放設(shè)施進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放后廠址周圍公眾所受到的最大個(gè)人有效劑量均低于豁免劑量準(zhǔn)則所規(guī)定的10 μSv/a劑量水平，其中空冷塔、和水冷塔排放方案小于1 μSv/a量級，冀東廠址空冷塔排放方案甚至小于0.1 μSv/a。

(2)蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案所造成的公眾最大個(gè)人有效劑量超過了解控劑量準(zhǔn)則所規(guī)定的10 μSv/a劑量水平，公眾受到的最大個(gè)人有效劑量達(dá)到了公眾劑量約束值的50%左右，同時(shí)如若考慮蒸發(fā)池附近有長期居住的居民的話，其所受到的最大個(gè)人有效劑量有可能超過劑量約束值的要求。

(3)與氣載流出物排放造成的輻射影響相比，各液轉(zhuǎn)氣排放方案的劑量評價(jià)結(jié)果中，空冷塔排放方案所造成的劑量比氣載流出物排放低2個(gè)量級，蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案則要比氣載流出物排放高1到2個(gè)量級；其他液轉(zhuǎn)氣排放方案造成的劑量與氣載流出物排放造成的輻射影響相當(dāng)。

(4)由于除氚和14C外其余核素經(jīng)凈化后已經(jīng)達(dá)到了非常低的水平，因此對于公眾的輻射劑量貢獻(xiàn)主要為氚，達(dá)到了總劑量貢獻(xiàn)的90%以上，但從輻射影響的總量來看，除蒸發(fā)池和中水蓄水池排放方案外，其他各液轉(zhuǎn)氣排放方案對公眾造成的輻射影響是很低的。

4 結(jié)論與建議

本文針對我國缺乏受納水體區(qū)域核電廠選址和建設(shè)的瓶頸問題，對液轉(zhuǎn)氣排放的源項(xiàng)、工藝及環(huán)境影響開展了初步研究，為我國缺乏受納水體區(qū)域核電廠的選址、建設(shè)和監(jiān)管提供了技術(shù)支持。

本文研究表明，通過空冷塔和水冷塔進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量小于1 μSv/a；通過核島煙囪或者單建排放設(shè)施方案進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣排放排放，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量在1 μSv/a量級水平；通過蒸發(fā)池或者中水蓄水池進(jìn)行液轉(zhuǎn)氣，導(dǎo)致的公眾個(gè)人劑量在10 μSv/a量級水平。本文從公眾劑量評價(jià)的角度，進(jìn)一步論證了液轉(zhuǎn)氣排放技術(shù)路線的可行性，也說明了將1 μSv量級作為液轉(zhuǎn)氣近零排放指標(biāo)的合理性。

需要說明的是，受時(shí)間、技術(shù)手段、工程技術(shù)原理等方面的限制，對于諸如水冷塔內(nèi)的放射性核素的累積、水冷塔周圍的濕沉積、中水蓄水池內(nèi)的核素累積、含有氣化水的氣載流出物的照射途徑等問題沒有開展深入研究，采用了較為保守的假設(shè)，這些問題在后續(xù)工程應(yīng)用中還需要開展深入研究。

建議盡快研究制定或修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t，明確規(guī)定缺乏受納水體區(qū)域核電廠液轉(zhuǎn)氣排放的排放總量控制值等具體管理要求。同時(shí)，建議深入開展核電廠液態(tài)流出物液轉(zhuǎn)氣排放方式的工程應(yīng)用研究，為我國缺乏受納水體區(qū)域核電廠選址和建設(shè)提供基礎(chǔ)。