核電站事故對(duì)水資源安全影響分析

1、核電站事故對(duì)水資源安全影響分析摘要：從事故等級(jí)、受納水體類型、受納水體功能、 水文特征、區(qū)域人口密度、城鎮(zhèn)化水平等諸多方面考慮核電 站取 /用/排水環(huán)節(jié)發(fā)生事故后，泄漏的放射性物質(zhì)在自然水 體中的遷移轉(zhuǎn)化過程，分析放射性物質(zhì)對(duì)水資源的影響機(jī)制。 分析核電站可能發(fā)生事故的環(huán)節(jié)，考慮最不利組合條件下 （包括最不利水文條件：洪水、枯水及特大水污染事故）的 核電站的事故對(duì)水資源（地表水、地下水）水質(zhì)、水量和水 功能區(qū)的影響范圍與影響程度，分析事故對(duì)水資源安全性的 影響。關(guān)鍵詞：核電站事故；水資源；安全；影響 作者簡介：李薇（ 1974-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，甘肅環(huán) 境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，高級(jí)工程師。 （甘

2、肅 蘭州 730030）丁 曉雯（ 1981-），女，江蘇江都人，華北電力大學(xué)區(qū)域能源系 統(tǒng)優(yōu)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，講師。 （北京  102206 ） 中圖分類號(hào)：TM623      文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A      文章編號(hào)： 1007-0079（2011）15-0165-02、核電站事故核電站事故是指核電廠內(nèi)部發(fā)生的重大意外情況，可能 會(huì)引起放射性物質(zhì)向外界釋放，致使工作人員乃至公眾可能 會(huì)受到放射性物質(zhì)的輻射照射。國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（

3、OECD）將核電站事故分為 7 個(gè)等級(jí)： 1特大事故、嚴(yán)重事故、具有場外風(fēng)險(xiǎn)的事故、主要在設(shè)施 內(nèi)的事故、重大事件、事件、異常，由于核電站事件（處于 13 等級(jí)）外泄的放射性物質(zhì)數(shù)量極少或無放射性物質(zhì)外泄， 本項(xiàng)目主要對(duì)核電站事故（處于 47 級(jí)）對(duì)水資源的影響 及對(duì)策措施開展研究。雖然從理論上講，核電站事故發(fā)生的概率極低（約為10-6 10-7 次 /堆年），但從實(shí)際運(yùn)行情況來看，高等級(jí)事故 曾有發(fā)生，等級(jí)較小的突發(fā)性事故也偶有發(fā)生，如 2004 年 日本濱岡核電站的核泄漏事故， 2005 年英格蘭塞拉菲爾德核 電站的核燃料泄漏事故等。高等級(jí)的事故發(fā)生概率很低，但 是危害較大甚至帶來毀滅性的

4、后果，如 2011 年 3 月日本福 島核電站氫氣爆炸事故至今已造成可能有 160 人遭受核輻射 的嚴(yán)重后果； 2 等級(jí)較小的事故與重大事故相比雖然危害相 對(duì)較小，但發(fā)生概率卻相對(duì)較高，如日本的濱岡核電站在 2004 年就發(fā)生兩起核事故， 因此， 各等級(jí)的核電站事故均應(yīng) 予以關(guān)注。二、我國水資源現(xiàn)狀水資源是我國基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源， 是生態(tài)與環(huán)境的控制性要素。我國嚴(yán)峻的水資源問題已經(jīng)成 為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)戰(zhàn)略目標(biāo)的突出瓶頸，成為可持續(xù) 發(fā)展的主要制約因素。 我國人多水少、 水資源時(shí)空分布不均、 水土資源和生產(chǎn)力布局不相匹配。全國人均水資源占有量僅 為世界平均水平的 30%，大

5、部分地區(qū)四個(gè)月最大的降水量約 占全年降水總量的 70，一些資源富集地區(qū)往往是水資源緊 缺地區(qū)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展嚴(yán)重受制于水。特別是在全球氣候變 化和大規(guī)模經(jīng)濟(jì)開發(fā)雙重因素的交織作用下，我國水資源情 勢正在發(fā)生新的變化，北少南多的水資源分布格局進(jìn)一步加 劇。由于水是自然界的重要載體和生物生命活動(dòng)的基本元 素，也是核電站不可或缺的運(yùn)行資源（核電站需要冷卻水、 沖洗水等），因此我們有必要對(duì)核電站事故發(fā)生時(shí)對(duì)水資源 產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究論證。本文主要進(jìn)行針對(duì)核電站事故對(duì) 水資源產(chǎn)生的放射性污染、熱污染以及對(duì)水量、水位等的影 響進(jìn)行研究。“十二五”時(shí)期，將是我國水資源供需矛盾最突出、用 水方式轉(zhuǎn)型最緊迫、水資

6、源安全要求最嚴(yán)格的關(guān)鍵時(shí)期，水 資源管理面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此分析核電站事 故對(duì)水資源的影響，特別是內(nèi)陸核電站事故對(duì)我國水資源安 全體系的影響，結(jié)合河流水系的水文水資源條件和水動(dòng)力學(xué) 條件分析，提出核電發(fā)生不同等級(jí)事故的應(yīng)急對(duì)策，對(duì)于維 護(hù)我國水資源安全保障體系以及減少核電站放射性影響具 有極其重要的意義。三、水資源與核電站 核電站供水系統(tǒng)主要由循環(huán)冷卻水、安全廠用水和淡水3 部分組成。核電站供水的安全性要比火電廠高得多，對(duì)核 安全有關(guān)的供水，必須按照保證反應(yīng)堆在任何條件下均能連 續(xù) 30 天維持安全停堆所需的水量。 32011 年 3 月 11 日發(fā)生 的日本福島核電站危機(jī)進(jìn)一步表

7、明，循環(huán)冷卻水的供給保障 對(duì)核電站安全至關(guān)重要。一座現(xiàn)代核電站的裝機(jī)容量多在 2000 6000MW ，排出的冷卻水量相當(dāng)于 26 個(gè)東京市區(qū)排 污水量。 4 因此，核電站選址一般靠近濱海地區(qū)和內(nèi)陸河湖 附近。核電站泄漏事故一旦發(fā)生，勢必會(huì)對(duì)區(qū)域水體發(fā)生較 大規(guī)模的污染。盡管從理論上推算核電站事故發(fā)生的概率極 小（約為 10-6 次/ 每堆），但是很有可能因?yàn)楣ぷ魅藛T操作失 誤、技術(shù)缺陷以及自然災(zāi)害等不確定因素而引發(fā)核電站事故。 核電站泄漏事故發(fā)生之后，無論是泄漏產(chǎn)生的放射性廢水流 入趨近水體，還是放射性物質(zhì)在大氣擴(kuò)散中發(fā)生干濕沉降作 用落入水體，這些都會(huì)對(duì)影響范圍內(nèi)的水資源造成嚴(yán)重的危 害。

8、據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)顯示，切爾諾貝利核事故發(fā)生后，核電 站周邊產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的地表水和供水源的放射性污染問 題。泄漏的放射性物質(zhì)給當(dāng)?shù)厮w環(huán)境造成毀滅性的破壞，同時(shí)使當(dāng)?shù)?3000 萬居民失去飲用水保障。 5四、核電事故對(duì)水資源的影響 核電站事故對(duì)水資源的影響研究主要集中于放射性元 素遷移衰變及影響特征、放射性水體污染的監(jiān)控測量兩方面， 相對(duì)于核電站事故對(duì)人畜健康、大氣環(huán)境的影響而言，事故 對(duì)水資源的影響仍關(guān)注不夠。國外核事故監(jiān)測結(jié)果表明，核 事故對(duì)水資源的影響不容忽視，放射性物質(zhì)的沉降、放射性 液體的外排會(huì)導(dǎo)致水體放射性物質(zhì)含量的提高、水體飲用功 能的喪失、水生生物 /泥沙 /沉積物的放射性含量增

9、大等影響。現(xiàn)有核電站事故對(duì)水體的影響分析，主要依據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)。 但中國國情與美國不同，核電廠設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行管理人員 的素質(zhì)，受影響民眾受教育水平、法律意識(shí)、對(duì)核設(shè)施的保 護(hù)意識(shí)、對(duì)自身的輻射防護(hù)意識(shí)與發(fā)達(dá)國家存在很大差距。 選址區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施尤其是交通設(shè)施、事故發(fā)生后所能采取措 施的危機(jī)處理水平與發(fā)達(dá)國家可能也相差甚遠(yuǎn)。這都會(huì)導(dǎo)致 核電站事故種類、發(fā)生頻率、影響程度、影響效果與發(fā)達(dá)國 家存在差異。 針對(duì)我國內(nèi)陸下墊面復(fù)雜、 河網(wǎng)流域相關(guān)度高、 河流沿途人口眾多的現(xiàn)狀，核電站事故放射性污染、污染在 降雨環(huán)節(jié)和不同下墊面條件下的運(yùn)移規(guī)律仍有待進(jìn)一步研 究。1.冷卻水的熱影響 核電站發(fā)生事故時(shí)，需要大

10、量的水作為冷卻劑。大部分的廢熱都進(jìn)入了冷卻水，約占核反應(yīng)產(chǎn)生的總熱量的3/4 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，核電站每生產(chǎn) 1kW 的電，約排出 5000kJ 的熱量。 可使 1.1 107m3 的水體升溫 5.5。6沿海核電站的冷卻水 一般是直接抽取鄰近的海水，經(jīng)過循環(huán)冷凝器后，又就近排 入海中。內(nèi)陸核電站大多集中在大江或大河的兩岸，循環(huán)冷 卻水會(huì)直接排入內(nèi)陸水系。一般情況下，在局部海區(qū)，長期 將超過周圍海水正常水溫 4以上的熱水排到海洋里，就可 能造成熱污染，核電站事故中大量的冷卻水無疑是海區(qū)的一 個(gè)重要的熱污染源。核電站冷卻水的排放，對(duì)鄰近海區(qū)環(huán)境及生物的影響是 不容忽視的。核電站的熱影響還可通過與其他環(huán)境因

11、素的相 互作用而產(chǎn)生綜合效應(yīng)。它不僅能以熱的形式直接作用于生 物體上，還能將熱施加于理化環(huán)境，使水體含氧量降低，使 水中一些有毒物質(zhì)的毒性增大，腐殖質(zhì)增多，使水體惡化， 從而影響海洋生物的正常生存。因此核電站的熱影響成了目 前核電站水資源環(huán)境效應(yīng)中最大的影響因素。2.核電站事故對(duì)水資源和水生物的放射性影響 核電站發(fā)生嚴(yán)重事故，堆芯會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷或熔化、安全殼 完整性受到威脅或喪失。這種事故的發(fā)生概率極低，但一旦 發(fā)生就有可能或?qū)嶋H釋放出大量放射性物質(zhì)，產(chǎn)生嚴(yán)重的放 射性后果，因此，對(duì)核安全構(gòu)成很大的威脅。切爾諾貝利核事故發(fā)生后，核電站周邊產(chǎn)生了極為 嚴(yán)重的地表水和供水源的放射性污染問題。一些傾倒物

12、已造 成第聶伯河及其支流普里皮亞季河沉積物的污染，而這條河 是 3000 萬人的供水水源，這對(duì)相關(guān)地區(qū)的水生生物和當(dāng)?shù)?居民無疑是巨大的生存威脅。鄰近的普里皮亞季河的沉積物 估計(jì)含有 1萬居里（ Ci）的 90Sr，1.2萬居里（ Ci）的 137Cs 和 0.2 萬居里 （ Ci）的巨毒物質(zhì) 238Pu。第一次污染高峰發(fā)生 在放射性物質(zhì)隨云中降水和氣流直接落入水庫時(shí)，位于污染 區(qū)域的波雷帕提河、基輔水庫和其他一些小河都受到了放射 性污染，造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞。 7放射性物質(zhì)對(duì)水資源的危害主要是水質(zhì)危害，其中包括 水體環(huán)境惡化和水體飲用功能喪失。放射性物質(zhì)具有放射特 性和化學(xué)本質(zhì)兩個(gè)特點(diǎn)。

13、泄漏的放射性核素隨水體遷移擴(kuò)散， 如果放射性核素在水體中濃度過大，半衰期短的放射性核素 短時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放出大量的射線使得水體中的生物造成輻射 死傷，改變水體環(huán)境，惡化水質(zhì)。如果放射性物質(zhì)半衰期長 （137Cs半衰期為 30 年），那么對(duì)水體的危害還具有長期性。 另外，有些放射性物質(zhì)本身就具有劇毒，例如238Pu，這些物質(zhì)的毒性原理同樣會(huì)惡化水體環(huán)境甚至給所在區(qū)域水體 環(huán)境以毀滅性危害。 8國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)指出，居民飲用水中 總放射性不得超過 0.5Bq/L， 總放射性不得超過 1Bq/L。92011 年 3 月日本福島核電站泄漏事故中，在距核電廠  250 公里外的東京， 自來

14、水亦驗(yàn)出含有放射性 131I ，群馬、櫪木、? 斡瘛 逗托 ?亦發(fā)現(xiàn)自來水含有“異常水平”的 131I，? 心競腿郝淼淖岳此 ?還被檢測出放射性 137Cs，其中櫪木縣水 放射性 131I 77 Bq/L，而福島縣飯館村簡易水管流出的自來水 中其含量超過日本標(biāo)準(zhǔn)值 3 倍多，達(dá)到 965 Bq/L。10這給 當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬘盟斐闪藝?yán)重的危害。當(dāng)然，各國的飲用水 標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，但在核電站泄漏事故狀態(tài)下，飲用水體的污 染抗力是比較脆弱的，對(duì)它的保護(hù)顯得尤其重要。另外，由 于注水作業(yè)中的污水流入福島海域，對(duì)周邊海水造成放射性 污染，極大地影響了當(dāng)?shù)睾Ｑ蟓h(huán)境和漁業(yè)生產(chǎn)。 2五、總結(jié) 核電站事故發(fā)生的原

15、因是多種多樣的，核反應(yīng)堆和核裝 置的操作不當(dāng)，運(yùn)行不良，以及燃料的儲(chǔ)存和核廢料的處理 不當(dāng)，外來物的沖擊都可能引起核事故的發(fā)生。但不管是哪 一種情況引起的事故，其對(duì)外的主要危害形成都是一樣的， 即放射性污染。因此在建造核電站之前應(yīng)制定周密的應(yīng)急計(jì) 劃。由于內(nèi)陸核電站對(duì)我國來說還是一件嶄新的事物，有必 要考慮我國國情，結(jié)合內(nèi)陸核電站選址區(qū)域特征，針對(duì)水資 源這一特定對(duì)象，開展核電站事故對(duì)水資源安全影響研究， 為水資源提出安全保障措施、內(nèi)陸核電建設(shè)提供技術(shù)支持， 對(duì)流域水資源的持續(xù)利用、居民飲用水水質(zhì)安全、國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、核電工業(yè)安全發(fā)展、節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化、 生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)和諧發(fā)展等均具有重要意義。參考文獻(xiàn)：1 布魯諾 ?康姆.環(huán)保學(xué)家談核能 M.羅健康 ,譯.北京:原 子能出版社 ,2006.2 日本 9.0 級(jí)大地震和核危機(jī)專題報(bào)道 EB/OL.鳳凰 網(wǎng),2011-3-21.3 彭兢,劉紅光 .內(nèi)陸核電廠與常規(guī)火力電廠廠址選擇 比較J.武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (工學(xué)版 ),2009,(S1):95-99.4 尹軍,等.城市污水的資源再生及熱能回收利用 M. 北 京:化學(xué)工業(yè)出版社 ,2010:55.5 青水 ,小平 .切爾諾貝利核電站事故對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害 J.世界農(nóng)業(yè)