我国核电建设中水资源安全问题思考

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核电的突发事故对水资源安全影响问题

切尔诺贝利核电站作为内陆核电站，由于排放的放射性污水是进入河流、湖泊而不是海洋，它对水资源安全造成的影响，远远大于其他两起滨海核电站事故。事故后在切尔诺贝利核电厂附近的露天水体中放射性核素的总β活度一度达到约3.7×104Bq/L，是WHO饮用水标准的37000倍；发生核电事故23年后，普里皮亚季河水体（属于核电厂周围30km范围内的水域）中137Cs、90Sr放射性活度才逐渐消退到正常水平，但仍存在一定的放射性影响;发生事故25年后，Yanovsky湖、Glubokoye湖以及Azbuchin湖水体（属于核电厂周围30km范围内的水域）中137Cs、90Sr放射性活度仍然超过了乌克兰饮用水放射性核素活度限值水平。目前，我国内陆核电选址主要集中在长江流域，长江作为我国水资源配置的战略水源地，依据全国中长期经济社会发展形势分析和预测成果,预计到2030年,长江流域总人口将达到5亿左右,供水来源中地表水占到95%以上；可实现多年平均年向黄河、淮河、海河3大流域调出水量452.5亿m3，地区生产总值58万亿元左右，长江流域的水资源安全对国家利益的重要性不言而喻。安全管理的核心问题是防范风险的发生，尽管核安全目标为“每堆年发生严重堆芯损坏事件的概率低于十万分之一，每堆年发生大量放射性物质释放事件的概率低于百万分之一”。如何开展内陆核电水资源安全管理保护工作，把安全管理“可驾驭、可控制”转到“能控制、能驾驭”，做好维系全国人民生命安全的水源保护工作，是水资源安全和核电安全管理高度关注的问题。

核电生产安全用水的保障问题

根据核电厂的设计报告，三个内陆核电厂均采用AP1000技术，建设规模4×125万kW，采用循环冷却方式，单台百万装机机组年取水总量约为4000万m3，年耗水约为3000万m3，为火电机组的1.5～2倍，用水保证率高达97%，在整个用水结构中，冷却用水比例最大，占总用水量的96%以上。此外，为确保排放的低放废水中放射性元素浓度达到有关标准要求，要求有一定的水量进行稀释。以每台AP1000机组（不考虑预期运行事件）液态年放射性排放总量除氚外为1.18×108Bq/a，液态氚的排放量为3.74×1013m3Bq/a计算，每年排放的低放射性废水约需3.74×108m3的稀释水量，4台百万千瓦核电机组稀释水量约需1.5×109m3左右。由于我国核电事业还处于发展的初级阶段，水资源综合规划并未考虑核电大规模发展的需水保障问题。我国内陆核电厂址所在河流或水库（湖）往往是一个区域经济和社会发展的重要取水水源，普遍具有饮用水水源及工业、灌溉、渔业用水功能，核电用水要充分考虑与现有用水户之间的协调关系。目前我国核电厂工程建设以群堆化发展为主，内陆核电厂址一般为4台机组，其生产用水的高保证率和低放废液的高稀释水量，对现有流域、区域水资源配置格局都将产生较大影响。近年气候变暖加剧了世界极端气候事件的发生，2003—2009年夏季，欧洲和美国出现了多年不遇的大干旱，多个内陆核电厂因缺少冷却水而被迫停运，由于核电对水的依赖性大大高于火电，水资源的短缺也成为影响核电安全运行的重要问题之一。因此在开展内陆核电建设时，欧洲、美国遇到的水资源短缺问题应引起高度关注。近年我国重特大干旱灾害发生频繁，1991—2008年间，有7年发生了特大干旱，2009年年底到2010年6月，西南5省（自治区）发生特大干旱灾害。2011年上半年，长江中下游地区湖北、湖南、江西、安徽、江苏等5省及西南部分省（自治区）发生了特大干旱,很多湖泊出现干裂，鄱阳湖经历了50年来的最大干旱，水位创历史新低。如何根据当地水资源条件，制定区域水资源配置和应急调度预案，保证核电安全运行，提高核电用水的保证率，应是核电厂可研阶段开展水资源论证工作中的一个重要问题。

核电厂退水中的放射性污染问题

通过反应堆一回路排水、地面冲洗水以及化学疏水等途径，被收集处理成可以排放的含低浓度放射性物质的废液，废液中的放射性核素可分为H-3、C-14和其他放射性核素三类，废液按放射性液态流出物排放管理规定进行槽式排放，其他含中高浓度放射性物质的废液进行统一处理封存。目前核电厂低放射性液态流出物需满足《核动力厂环境辐射防护规定》（GB6249—2011）及《核电厂放射性液态流出物排放技术要求》（GB14587—2011）规定，对核电厂退水中的放射性物质实行浓度控制、总量控制及相应的管理要求。相对于滨海核电站，内陆核电站的液态流出物释放的受纳水域为河流、湖泊（水库），主要流动特征是单向流，其受纳水体的容积较小，水动力条件也不同，河流从内陆地区至出海口蜿蜒上千公里，放射性迁移途径较为复杂，同时放射性核素可通过底泥吸附、食物链传递、地下水侧渗等方式形成放射性元素的富集，照射途径网络比近岸海域更复杂。核电站所在地区往往经济较发达，用水群体大，河流、水库已经布局了很多集中饮用水水源取水口，公众对水安全问题十分敏感，内陆核电站低放废液排放是否会影响相邻水功能区的使用功能，如何开展低放射性废液排放对水功能区的影响评价，如何开展流域内核电厂低放射性废液排放的统一管理，提高受纳水体对低放废液中放射性物质的稀释和扩散能力，加强对下游水资源的水质保护，是在开展核电运行阶段日常管理应关注的问题。

加强核电建设水资源安全管理的对策与建议

随着核电项目的重新启动，核电建设将逐步推进，内陆核电水资源管理作为一项刚刚开展的工作，基础薄弱，经验不足。今后如何在实行最严格水资源管理制度的要求下，开展核电建设水资源安全管理，建议如下：1.明确核电建设项目的管理要求目前核电建设项目水资源论证作为核电水资源管理的抓手，仅仅参与了核电选址阶段的一部分工作，无法满足核电（特别是内陆核电）建设水资源安全管理的要求。按照核安全规划要求，核电安全管理包括核电规划、选址、研发、设计、建造、运营、退役等全过程，核电水资源管理作为核电安全管理的一部分，也应对核电建设各过程涉及的水资源问题开展全面管理，加强安全管理的主动性。建议明确核电建设项目管理要求，规范过程管理，提高核电水资源管理的安全性。在核电规划阶段，应根据流域水资源情势、变化趋势和水资源承载能力，对内陆核电厂址的布局和建设规模提出合理建议，及时将内陆核电建设用水列入流域的水资源综合规划；在核电厂址比选阶段，对备选厂址的水资源安全条件进行评估，排除厂址存在的水资源安全隐患；在核电厂可研阶段，对推荐厂址制定的低放射性废液排放方案的合理性和水资源安全应急保障预案可行性进行论证，提高推荐厂址水资源安全的保障能力；在核电厂建成运营阶段，验收相关取、排水工程，开展低放废水排放和下游水功能区的日常监管，定期对核电厂开展水资源论证后评估等，提高核电水资源安全管理的能力。2.加快核电水资源论证技术标准编制建设项目水资源论证通过对建设项目取、用、退水的科学论证，强化水资源开发利用的事前管理和过程管理。目前核电建设项目水资源论证主要是根据《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/Z322—2005）（以下简称《导则》）对可研阶段的推荐厂址进行论证，无法涵盖核电厂厂址选择阶段不同时期的不同水资源管理要求。建议按照一般与特殊关系的原则，以《导则》为基础，根据水资源管理的要求和核电厂审批程序，对核电厂选址（初可研）阶段和可行性研究阶段分别提出水资源条件评估和核电厂水资源论证工作的技术要点，完善核电水资源论证技术要求，为核电水资源安全管理提供技术依据。3.建立风险管理应急体系目前我国在内陆核电水资源应急响应方面尚属空白，相应水资源应急的响应机制尚未建立。在核事故工况下如何防止放射性液体的泄漏、气态物质的沉降对地表水水体造成放射性污染？有以下几点建议：①加强内陆核电严重事故工况下确保水资源安全的预防及缓解措施研究，如增大放射性废液贮存设施、建立厂区地下水防渗设施、开展放射性污水泄漏封堵试验和放射性物质扩散抑制试验、研究高放射性污水处理的设施、制定放射性污水隔离方案等，保证严重事故工况下放射性污水的可储存、可封堵、可处理、可隔离；②做好突发事故应对准备，构建应急状态下水资源管理机制，设立突发核电事故下污水缓冲区和防护区，制定突发核电事故下饮用水水源地的相关保护条例，建立水质污染监测应急预案，构建区域饮用水水源战略储备方案，建立区域、流域应急备用水源等。极端事件下的水资源应急保障也不容忽视，从国外内陆核电在大旱年份的运行管理情况可以看出，水对核电的制约性要比对火电的大得多，建议对特大干旱及突发安全供水及水污染事件，建立应急管理制度，开展区域水资源统一调度，提高内陆核电用水保证率，降低极端干旱等造成的危害，提高应急风险管理水平。4.加强日常运行的监督管理由于核电的特殊性，长期以来水行政主管部门对核电厂取水用水的监管处在半真空状态，核电水资源论证仅停留在取水许可的审批管理上，缺乏对核电水资源相关建设和运行方案全面系统的校核，缺乏对报告书关于取退水影响分析的必要验证和反馈总结，没能实现核电水资源管理上的闭合。为保证核电厂下游水质安全，建议水行政主管部门采取以下措施：①对核电厂取水、用水、退水情况实施跟踪管理，严格入河湖排污口监督管理；②开展低放射性流出物排放管理，根据全年上游来水流量分配运行过程核定核电厂低放废液的年内排放方案，对流域内多个核电厂的低放射性废液排放实行统一管理，做到合理的错时、错峰排放，提高水体的扩散能力，全面掌握核电厂放射性液态流出物的排放浓度和排放总量；③建立水资源监控体系，开展重要控制断面、水功能区放射性元素监测，及时掌握下游饮用水水源地水质安全情况，定时水功能区水质情况公报等信息。

本文作者：姜秋谭炳卿丁晓雯工作单位：水利部水资源管理中心