核电站事故对水资源安全影响分析

1、核电站事故对水资源安全影响分析摘要：从事故等级、受纳水体类型、受纳水体功能、 水文特征、区域人口密度、城镇化水平等诸多方面考虑核电 站取 /用/排水环节发生事故后，泄漏的放射性物质在自然水 体中的迁移转化过程，分析放射性物质对水资源的影响机制。 分析核电站可能发生事故的环节，考虑最不利组合条件下 （包括最不利水文条件：洪水、枯水及特大水污染事故）的 核电站的事故对水资源（地表水、地下水）水质、水量和水 功能区的影响范围与影响程度，分析事故对水资源安全性的 影响。关键词：核电站事故；水资源；安全；影响 作者简介：李薇（ 1974-），女，内蒙古赤峰人，甘肃环 境科学设计研究院，高级工程师。 （甘

2、肃 兰州 730030）丁 晓雯（ 1981-），女，江苏江都人，华北电力大学区域能源系 统优化教育部重点实验室，讲师。 （北京  102206 ） 中图分类号：TM623      文献标识码： A      文章编号： 1007-0079（2011）15-0165-02、核电站事故核电站事故是指核电厂内部发生的重大意外情况，可能 会引起放射性物质向外界释放，致使工作人员乃至公众可能 会受到放射性物质的辐射照射。国际原子能机构（IAEA）和经济合作与发展组织（

3、OECD）将核电站事故分为 7 个等级： 1特大事故、严重事故、具有场外风险的事故、主要在设施 内的事故、重大事件、事件、异常，由于核电站事件（处于 13 等级）外泄的放射性物质数量极少或无放射性物质外泄， 本项目主要对核电站事故（处于 47 级）对水资源的影响 及对策措施开展研究。虽然从理论上讲，核电站事故发生的概率极低（约为10-6 10-7 次 /堆年），但从实际运行情况来看，高等级事故 曾有发生，等级较小的突发性事故也偶有发生，如 2004 年 日本滨冈核电站的核泄漏事故， 2005 年英格兰塞拉菲尔德核 电站的核燃料泄漏事故等。高等级的事故发生概率很低，但 是危害较大甚至带来毁灭性的

4、后果，如 2011 年 3 月日本福 岛核电站氢气爆炸事故至今已造成可能有 160 人遭受核辐射 的严重后果； 2 等级较小的事故与重大事故相比虽然危害相 对较小，但发生概率却相对较高，如日本的滨冈核电站在 2004 年就发生两起核事故， 因此， 各等级的核电站事故均应 予以关注。二、我国水资源现状水资源是我国基础性的自然资源和战略性的经济资源， 是生态与环境的控制性要素。我国严峻的水资源问题已经成 为实现全面建设小康社会战略目标的突出瓶颈，成为可持续 发展的主要制约因素。 我国人多水少、 水资源时空分布不均、 水土资源和生产力布局不相匹配。全国人均水资源占有量仅 为世界平均水平的 30%，大

5、部分地区四个月最大的降水量约 占全年降水总量的 70，一些资源富集地区往往是水资源紧 缺地区，经济社会发展严重受制于水。特别是在全球气候变 化和大规模经济开发双重因素的交织作用下，我国水资源情 势正在发生新的变化，北少南多的水资源分布格局进一步加 剧。由于水是自然界的重要载体和生物生命活动的基本元 素，也是核电站不可或缺的运行资源（核电站需要冷却水、 冲洗水等），因此我们有必要对核电站事故发生时对水资源 产生的影响进行研究论证。本文主要进行针对核电站事故对 水资源产生的放射性污染、热污染以及对水量、水位等的影 响进行研究。“十二五”时期，将是我国水资源供需矛盾最突出、用 水方式转型最紧迫、水资

6、源安全要求最严格的关键时期，水 资源管理面临着前所未有的机遇和挑战。因此分析核电站事 故对水资源的影响，特别是内陆核电站事故对我国水资源安 全体系的影响，结合河流水系的水文水资源条件和水动力学 条件分析，提出核电发生不同等级事故的应急对策，对于维 护我国水资源安全保障体系以及减少核电站放射性影响具 有极其重要的意义。三、水资源与核电站 核电站供水系统主要由循环冷却水、安全厂用水和淡水3 部分组成。核电站供水的安全性要比火电厂高得多，对核 安全有关的供水，必须按照保证反应堆在任何条件下均能连 续 30 天维持安全停堆所需的水量。 32011 年 3 月 11 日发生 的日本福岛核电站危机进一步表

7、明，循环冷却水的供给保障 对核电站安全至关重要。一座现代核电站的装机容量多在 2000 6000MW ，排出的冷却水量相当于 26 个东京市区排 污水量。 4 因此，核电站选址一般靠近滨海地区和内陆河湖 附近。核电站泄漏事故一旦发生，势必会对区域水体发生较 大规模的污染。尽管从理论上推算核电站事故发生的概率极 小（约为 10-6 次/ 每堆），但是很有可能因为工作人员操作失 误、技术缺陷以及自然灾害等不确定因素而引发核电站事故。 核电站泄漏事故发生之后，无论是泄漏产生的放射性废水流 入趋近水体，还是放射性物质在大气扩散中发生干湿沉降作 用落入水体，这些都会对影响范围内的水资源造成严重的危 害。

8、据相关资料文献显示，切尔诺贝利核事故发生后，核电 站周边产生了极为严重的地表水和供水源的放射性污染问 题。泄漏的放射性物质给当地水体环境造成毁灭性的破坏，同时使当地 3000 万居民失去饮用水保障。 5四、核电事故对水资源的影响 核电站事故对水资源的影响研究主要集中于放射性元 素迁移衰变及影响特征、放射性水体污染的监控测量两方面， 相对于核电站事故对人畜健康、大气环境的影响而言，事故 对水资源的影响仍关注不够。国外核事故监测结果表明，核 事故对水资源的影响不容忽视，放射性物质的沉降、放射性 液体的外排会导致水体放射性物质含量的提高、水体饮用功 能的丧失、水生生物 /泥沙 /沉积物的放射性含量增

9、大等影响。现有核电站事故对水体的影响分析，主要依据美国标准。 但中国国情与美国不同，核电厂设计、建造、运行管理人员 的素质，受影响民众受教育水平、法律意识、对核设施的保 护意识、对自身的辐射防护意识与发达国家存在很大差距。 选址区的基础设施尤其是交通设施、事故发生后所能采取措 施的危机处理水平与发达国家可能也相差甚远。这都会导致 核电站事故种类、发生频率、影响程度、影响效果与发达国 家存在差异。 针对我国内陆下垫面复杂、 河网流域相关度高、 河流沿途人口众多的现状，核电站事故放射性污染、污染在 降雨环节和不同下垫面条件下的运移规律仍有待进一步研 究。1.冷却水的热影响 核电站发生事故时，需要大

10、量的水作为冷却剂。大部分的废热都进入了冷却水，约占核反应产生的总热量的3/4 。据统计，核电站每生产 1kW 的电，约排出 5000kJ 的热量。 可使 1.1 107m3 的水体升温 5.5。6沿海核电站的冷却水 一般是直接抽取邻近的海水，经过循环冷凝器后，又就近排 入海中。内陆核电站大多集中在大江或大河的两岸，循环冷 却水会直接排入内陆水系。一般情况下，在局部海区，长期 将超过周围海水正常水温 4以上的热水排到海洋里，就可 能造成热污染，核电站事故中大量的冷却水无疑是海区的一 个重要的热污染源。核电站冷却水的排放，对邻近海区环境及生物的影响是 不容忽视的。核电站的热影响还可通过与其他环境因

11、素的相 互作用而产生综合效应。它不仅能以热的形式直接作用于生 物体上，还能将热施加于理化环境，使水体含氧量降低，使 水中一些有毒物质的毒性增大，腐殖质增多，使水体恶化， 从而影响海洋生物的正常生存。因此核电站的热影响成了目 前核电站水资源环境效应中最大的影响因素。2.核电站事故对水资源和水生物的放射性影响 核电站发生严重事故，堆芯会严重损伤或熔化、安全壳 完整性受到威胁或丧失。这种事故的发生概率极低，但一旦 发生就有可能或实际释放出大量放射性物质，产生严重的放 射性后果，因此，对核安全构成很大的威胁。切尔诺贝利核事故发生后，核电站周边产生了极为 严重的地表水和供水源的放射性污染问题。一些倾倒物

12、已造 成第聂伯河及其支流普里皮亚季河沉积物的污染，而这条河 是 3000 万人的供水水源，这对相关地区的水生生物和当地 居民无疑是巨大的生存威胁。邻近的普里皮亚季河的沉积物 估计含有 1万居里（ Ci）的 90Sr，1.2万居里（ Ci）的 137Cs 和 0.2 万居里 （ Ci）的巨毒物质 238Pu。第一次污染高峰发生 在放射性物质随云中降水和气流直接落入水库时，位于污染 区域的波雷帕提河、基辅水库和其他一些小河都受到了放射 性污染，造成了严重的生态环境破坏。 7放射性物质对水资源的危害主要是水质危害，其中包括 水体环境恶化和水体饮用功能丧失。放射性物质具有放射特 性和化学本质两个特点。

13、泄漏的放射性核素随水体迁移扩散， 如果放射性核素在水体中浓度过大，半衰期短的放射性核素 短时间内会释放出大量的射线使得水体中的生物造成辐射 死伤，改变水体环境，恶化水质。如果放射性物质半衰期长 （137Cs半衰期为 30 年），那么对水体的危害还具有长期性。 另外，有些放射性物质本身就具有剧毒，例如238Pu，这些物质的毒性原理同样会恶化水体环境甚至给所在区域水体 环境以毁灭性危害。 8国家生活饮用水卫生标准指出，居民饮用水中 总放射性不得超过 0.5Bq/L， 总放射性不得超过 1Bq/L。92011 年 3 月日本福岛核电站泄漏事故中，在距核电厂  250 公里外的东京， 自来

14、水亦验出含有放射性 131I ，群马、枥木、? 斡瘛 逗托 ?亦发现自来水含有“异常水平”的 131I，? 心竞腿郝淼淖岳此 ?还被检测出放射性 137Cs，其中枥木县水 放射性 131I 77 Bq/L，而福岛县饭馆村简易水管流出的自来水 中其含量超过日本标准值 3 倍多，达到 965 Bq/L。10这给 当地居民的饮用水造成了严重的危害。当然，各国的饮用水 标准不尽相同，但在核电站泄漏事故状态下，饮用水体的污 染抗力是比较脆弱的，对它的保护显得尤其重要。另外，由 于注水作业中的污水流入福岛海域，对周边海水造成放射性 污染，极大地影响了当地海洋环境和渔业生产。 2五、总结 核电站事故发生的原

15、因是多种多样的，核反应堆和核装 置的操作不当，运行不良，以及燃料的储存和核废料的处理 不当，外来物的冲击都可能引起核事故的发生。但不管是哪 一种情况引起的事故，其对外的主要危害形成都是一样的， 即放射性污染。因此在建造核电站之前应制定周密的应急计 划。由于内陆核电站对我国来说还是一件崭新的事物，有必 要考虑我国国情，结合内陆核电站选址区域特征，针对水资 源这一特定对象，开展核电站事故对水资源安全影响研究， 为水资源提出安全保障措施、内陆核电建设提供技术支持， 对流域水资源的持续利用、居民饮用水水质安全、国家能源结构调整、核电工业安全发展、节能减排、应对气候变化、 生态环境保护、社会和谐发展等均具有重要意义。参考文献：1 布鲁诺 ?康姆.环保学家谈核能 M.罗健康 ,译.北京:原 子能出版社 ,2006.2 日本 9.0 级大地震和核危机专题报道 EB/OL.凤凰 网,2011-3-21.3 彭兢,刘红光 .内陆核电厂与常规火力电厂厂址选择 比较J.武汉大学学报 (工学版 ),2009,(S1):95-99.4 尹军,等.城市污水的资源再生及热能回收利用 M. 北 京:化学工业出版社 ,2010:55.5 青水 ,小平 .切尔诺贝利核电站事故对生态环境的危害 J.世界农业