美国内陆核电厂水环境影响评估_0924重庆ppt课件

1、美国内陆核电厂水环境影响评估美国NRC网站有关资料综述,周如明 2011年9月24日重庆,2,内 容,1. 概述 2. 美国内陆核电厂冷却水源/受纳水体的特点 3. 美国内陆核电厂与用水有关的环境问题评估 4. 核电厂正常运行环境辐射影响的评估 5. 关于核事故与水资源安全的有关见解 6. 结束语,3,1.1 美国内陆核电厂概况,美国共有65核电厂，104个机组。其中，16个核电厂位于沿海和河口地区；10个核电厂位于大湖（密执安湖等）地区；39个核电厂位于内陆地区（淡水河流或湖泊附近），共64个机组。,4,1.1 美国内陆核电厂概况,在美国39个内陆核电厂中，已经有25个核电厂（共43个机组，

2、其中，PWR机组25个）取得美国NRC颁发的延寿运行20年的执照。 在NRC的网站上可以看到有17个拟建核电项目向NRC提交了COL（联合运行执照）申请书，其中位于内陆河流和湖泊地区的核电新项目有10个，共拟建17个机组。,5,1.2 可供研究的NRC资料,在NRC（美国核管理委员会）的网站上可以检索到以下与美国内陆核电厂水环境影响评估有关的资料： NRC对25个内陆延寿核电厂发布的环境意见书。 /reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1437/ 17个拟建核电项目向NRC提交的COL（联合运行执照）申请书，其中有

3、项目的环境报告。 /reactors/new-reactors/col.html,6,1.2 可供研究的NRC资料,在NRC（美国核管理委员会）的网站上可以检索到以下与美国内陆核电厂水环境影响评估有关的资料： 4个内陆核电厂项目的ESP（早期厂址许可证）的申请书（其中包括环境报告）以及NRC给出的环境意见书。 /reactors/new-reactors/esp.html 各运行核电厂在2005-2010年期间的各年度放射性流出物排放报告以及环境监测报告。 /reactors/new-reac

4、tors/esp.html,7,1.3 美国NRC（核管理委员会）的环境影响评估方法,（1）NRC是美国联邦政府监管核电厂的机构 核电厂的厂址许可、建造、运行和延寿的执照均要取得NRC的批准，包括取得NRC的环境意见书。NRC在发布环境意见书之前，要求核电厂业主取得相关的联邦、州和地方部门对于取水、排放、历史文物保护、濒危生物保护等的批准文件或咨询意见。,8,1.3 美国NRC（核管理委员会）的环境影响评估方法,（2）运行核电厂环境问题的重要度 小影响（SMALL）：环境效应是不可探测的， 或者小到既不会破坏也不会显著改变资源的重要属性。 中等影响（MODERATE）： 环境效应足以显著改变但

5、不会破坏资源的重要属性。 大影响（LARGE）：环境影响显著，且足以破坏资源的重要属性。,9,1.3 美国NRC（核管理委员会）的环境影响评估方法,（3）环境问题分类 1类问题满足以下准则：（1）已经确定与问题有关的环境影响适用于所有的电厂，或者具有相同类型冷却系统或者有专门电厂或厂址特征的电厂。（2）对于各种影响，已经确定了单一的重要度水平。（3）在分析中已经对问题的不利影响采取了缓解措施。 2类问题是不能满足1类问题3个准则的问题，因此，需要对具体电厂进行审查。,10,1.3 美国NRC（核管理委员会）的环境影响评估方法,（4）NRC对运行核电厂提出的环境问题 1996年，归纳了92个环境

6、问题，其中79个1类问题。 2009年，归纳了78个环境问题，其中，59个个1类问题。,11,美国内陆核电厂冷却水源/受纳水体的特点2.1 水文特点,（1）美国密西西比河流域有21个核电厂，共32个机组，总装机容量达到3093万千瓦。在密西西比河流域拟新建或扩建的核电项目有5个，总容量估计在1000万千瓦左右。,12,2.1 水文特点,（2）分析了27个内陆厂址的水文特征，绝大多数厂址所在的水体，都属于NRC定义的“小河”范畴（年径流量900亿m3/年，可折算到年平均流量2854m3/s），只有密西西比河下游的少数核电厂除外，例如，Grand Gulf核电厂和River Bend核电厂所在河段

7、的多年平均流量分别为16800 m3/s和14234 m3/s。,13,2.1 水文特点,（3）一条河流上有多个核电厂，例如，美国东部的Susquehanna河全长710km，沿岸有3个核电厂： 上游有Susquehanna核电厂，2BWR，所在河段多年平均流量为412m3/s。厂址还有扩建1台US EPR机组（1600MWe）的计划。 Three Mile Island核电厂（1PWR）位于Susquehanna河下游的一个江心岛上，电厂所在河段的多年平均流量为975m3/s。 Peach Bottom核电厂，2BWR机组，也位于Susquehanna河下游，与Three Mile Isla

8、nd核电厂之间的河流距离为64km（见图2-2）。上游来流的多年平均流量为1070 m3/s.,14,图2-2 Peach Bottom核电厂和Three Mile Island核电厂,15,2.1 水文特点,（4）河流筑坝形成湖泊作为核电厂的冷却水源/受纳水体 Arkansas核电厂：水库长80km，湖面积为14975ha，库容6亿m3，Dardanelle大坝的多年平均下泄流量为1070m3/s，记录到的最小下泄流量为50m3/s。,16,2.1 水文特点,（5）河道型水库作为核电厂的冷却水源和受纳水体 Brown Ferry核电厂所在的Tennessee河段，实际上是一个河道型水库。电厂

9、下游32km处筑坝形成Wheeler水库，水库面积27140ha，库容12.9亿m3。电厂所在Tennessee河的多年平均径流量为416亿m3/年（1319m3/s），10年一遇7日（7Q10）低流量为250m3/s。,17,2.1 水文特点,（6）利用城市中水的特例 Palo Verde核电厂（31346MWe PWR）没有从任何自然地表水体抽取冷却水的补给水，而是向凤凰城地区的废水处理厂购买废水流出物（即经污水处理后的中水），用作电厂的冷却水和安全相关补给水，平均每年的购买水量为6450万m3/年。此外，Palo Verde核电厂还被亚利桑那州水资源部批准取用地下水，最大的地下水用量64

10、0万m3/年。,18,2.2 水的利用,调查了美国27个内陆核电厂冷却水源/受纳水体的用水情况。 （1）大约三分之二的内陆厂址有灌溉、捕鱼和各种娱乐功能。例如： Catawba核电厂所在的Wylie湖有良好的水质，是附近几个城市的饮用水源，同时，有广泛的娱乐活动。据1999年统计，Wylie湖中的娱乐活动达到165万人次，包括划船108万人次、游泳25.2万人次。,19,2.2 水的利用,在图中可以看到，在Susquehanna核电厂禁区与Susquehanna河之间有一个河岸娱乐区（Riverland Recreation Area）。每年有12万的娱乐人次，包括捕鱼、野餐、集体郊游等活动。

11、,20,2.2 水的利用,（2）相当一部分核电厂（约二分之一）受纳水体下游有饮用水源的功能或者有公共饮用水源的取水口： Beaver Valley核电厂位于Ohio河畔，在电厂下游1.26英里（2km，对岸）和下游4.9英里（7.8km）分别有饮用水源的取水点（分别为Midland Brough市政供水公司和East Liverpool水处理厂）。 Three Mile Island核电厂排放口下游21.3km和25.1km处有饮用水的水处理厂。 Susquehanna核电厂排放口下游41.6km处有Danville市政供水公司取水口。,21,2.2 水的利用,（2）相当一部分核电厂（约二分之

12、一）受纳水体下游有饮用水源的功能： McGuire核电厂所在的Norman湖是本地区几个城市的市政饮用水源。Norman湖坝下的Catawba河段以及电厂以东5.3km处有市政供水公司的饮用水取水点。,22,2.2 水的利用,McGuire核电厂所在的Norman湖是本地区几个城市的市政饮用水源。Norman湖坝下的Catawba河段以及电厂以东5.3km处有市政供水公司的饮用水取水点。,23,3美国内陆核电厂与用水有关的环境问题评估3.1 用水矛盾有关的环境问题评估,美国联邦法规10CFR51.53 (c)(3)()(A)中规定9，“如果核电厂执照申请者采用冷却塔或冷却池，而且从流量小于3.

13、151012ft3/年（90亿m3/年，2854m3/s）的小河中抽取补给水，则必须评价核电厂运行对于河流流量及其河道和河岸生态群落的影响，同时，还必须评价核电厂运行对于河流流量低流量期间取水对冲积含水层的影响”。 对于核电厂（采用二次循环冷却）地表水用水矛盾的评估，主要考虑冷却塔蒸发、漂滴引起的水量损失。,24,3.1 用水矛盾有关的环境问题评估, Catawba所在Wylie湖7Q10流量为14.6m3/s，规定最小下泄流量为11.6m3/s；核电厂因冷却塔蒸发、漂滴造成的水损失量为1.47 m3/s，加上Wylie湖的湖面蒸发损失量，总的Wylie湖水损失量为3.68 m3/s；在7Q1

14、0的7日低流量条件下，湖水以净损失量0.7m3/s减少，这会导致Wylie湖水位下降9mm，而这样的水位下降对于湖周围地区的地下水补给没有可察觉的影响。,25,3.1 用水矛盾有关的环境问题评估, Susquehanna核电厂所在河段多年平均流量412m3/s，记录最小流量15m3/s，2台PWR机组取水量和水损失量分别为2.6m3/s和1.68m3/s，水损失量分别占多年平均流量和记录最小流量的0.4%和11.2%。NRC认为，该电厂所引起的用水矛盾属于小影响。,26,3.1 用水矛盾有关的环境问题评估, 唯一被NRC列为“小-中等影响”的是Wolf Creek核电厂运行有可能引起的用水矛盾

15、。如图3-1所示：Coffey湖作为电厂的水源和冷却池，库容约1.37亿m3，其来流（Wolf Creek）的年径流量约1600万m3（0.5m3/s），需要依靠附近Neosho河上游的水库补水（批准的补水量为9625万m3）。Neosho河多年平均流量为52.8m3/s。,27,3.1 用水矛盾有关的环境问题评估,Wolf Creek核电厂在干旱期内从该河流取水可能会影响河岸和河道内水生物群落以及地下水补给。尽管仍能满足Neosho河的最小生态流量要求，但NRC将这个问题的环境影响重要度划分为SMALL-MODERATE的水平。缓解措施是在必要时减少或终止从Neosho河补水。,28,3.2

16、 温排放影响评估,（1）NRC的基本评估意见：对于采用直流循环或冷却池的核电厂，温排放（热冲击）是一个2类问题，需要针对具体电厂和受纳水体特征进行评价，确定其环境影响的重要度；对于采用冷却塔的核电厂，温排放是一个1类问题，其环境影响的重要度是小的。,29,3.2 温排放影响评估,（2）Bell Bend核电厂拟建1台EPR机组温排放影响的实例分析： Bell Bend核电厂拟在Susquehanna核电厂厂址扩建，见图3-2.,图3.2 Bell Bend核电厂效果图,30,3.2 温排放影响评估, BBNPP的排放管深入河水中的长度为95m，包括36.6m的多孔扩散器（diffuser）。如

17、图所示，扩散器直径为60cm，有72个直径为10cm的扩散孔，扩散孔的中心距为45cm，第一个扩散孔离岸64.6m。扩散器中心线在最低水位以下3m，比河床高18cm。,31,3.2 温排放影响评估, 图3-4给出CORMIX模型得到的夏季8月河水表面的温升分布图，图中的热羽流分布已经叠加了上游SSES温排放的影响。可以看到，夏季8月河流表面的温升不超过0.8（0.4）。,32,3.2 温排放影响评估, 图3-5给出CORMIX模型得到的冬季1月河水表面的温升分布图，图中的热羽流分布已经叠加了上游SSES温排放的影响。可以看到，冬季1月，河流表面的温升不超过0.6（0.3）。,33,4. 核电厂

18、正常运行环境辐射影响的评估4.1 NRC的见解, NRC规定的设计目标值 联邦法规10CFR50的附录I中给出了放射性流出物排放设计实施ALARA（可合理达到的尽量低水平）原则的剂量约束值。其中有关液态流出物排放的设计目标是：每座轻水反应堆向非限制区域的年排放量导致的任何在该区域的公众个人通过液态途径获得的估算年剂量不能超过全身3mrem（0.03mSv/a），任何器官的待积剂量不超过10mrem（0.1 mSv/a）。,34,4.1 NRC的见解, NRC在核电厂环境问题识别中，将正常运行的环境辐射影响划为有共性的1类问题，明确指出核电厂正常运行期间放射性流出物排放对公众成员的辐射影响是小的

19、（SMALL水平）。,35,4.1 NRC的见解, NRC统计了2004-2006年期间12个核电厂（7个PWR电厂，5个BWR电厂）的公众个人剂量数据。各电厂的公众成员受到的剂量在年际之间和不同的反应堆之间是有差别的。最大的全身剂量为0.06mrem，最大的器官剂量为0.06mrem。这些剂量远低于它们的设计目标值（分别为3mrem和10mrem）。,36,4.1 NRC的见解, 在美国，NCRP（国家辐射防护委员会）给出美国公众受到本底放射性照射造成的剂量水平为360mrem/年（即3.60mSv/年）。对比之下，核电厂放射性流出物排放对公众成员产生的最大剂量是很小的。,37,4.2 内陆

20、核电厂运行期间对受纳水体水质影响的评估,（1）各内陆核电厂的非放射性废水排放，都遵循NPDES（National Pollutant Discharge Elimination System）许可证的要求，并定期进行受纳水体的水质监测，向所在州的环境保护部门报告监测和评价结果。NRC根据各核电厂的监测结果指出，至今尚未有核电厂的废水排放违反NPDES许可证要求的情况。,38,4.2 内陆核电厂运行期间对受纳水体水质影响的评估,（2）Wolf Creek核电厂的特例分析：湖水中的氚浓度水平已经达到平衡（见图4-1），最高值为14267pCi/L（528Bq/L），尽管低于美国EPA（环境保护局）

21、饮用水中20000 pCi/L （740Bq/L）的氚浓度限值，但NRC认为Coffey County湖的水质恶化了。NRC将该问题列为有“小-中等影响”的问题，要求电厂加强监测确保周围地下水井不受影响。,39,图4-1 Wolf Creek核电厂所在Coffey County湖水中的氚浓度,40,4.2 内陆核电厂运行期间对受纳水体水质影响的评估,（3）内陆核电厂下游饮用水源的放射性浓度监测 所有的饮用水样品中均未检测出与核电厂运行有关的核素，总浓度远小于1Bq/L，氚浓度均小于2000pCi/L（74Bq/L）。 在氚浓度方面，按照美国EPA的要求，氚浓度小于2000pCi/L（74Bq/

22、L）的水体，可以作为公共饮用水源。下面给出几个2009年监测实例：,41,4.2 内陆核电厂运行期间对受纳水体水质影响的评估, Beaver Valley核电厂（2800MWe，PWR）：排放口下游1.26和4.90英里（即2.0和7.8km）处有市政供水公司的饮用水取水口，这些供水公司的饮用水中氚浓度低于探测下限LLD（200pCi/L，即7.4Bq/L）。,42,4.2 内陆核电厂运行期间对受纳水体水质影响的评估, Catawba核电厂（21129MWe，PWR）下游有Rock Hill市政供水公司的取水点，位于电厂SSE方位11.7km的Catawba河段（见图4-2）。2009年，该采

23、样点饮用水的总平均浓度为2.07 pCi/L(0.077Bq/L)，氚的平均浓度为634 pCi/L（23.5Bq/L）,43,图4-3给出自Catawba电厂运行以来Rock Hill市政供水公司饮用水中平均氚浓度的变化情况。可以看到在2006-2008年期间的氚浓度水平相对较高，其中，2007年的平均氚浓度为1680 pCi/L（61.1Bq/L）。,44,5. 关于核事故与水资源安全的有关见解5.1 NRC对假想事故的见解,（1）对于设计基准事故，NRC将这个问题划分为1类问题，即NRC工作人员已经得出结论，设计基准事故对于所有的厂址产生的环境影响都是不重要的，其影响的重要度属于SMAL

24、L。,45,5.1 NRC对假想事故的见解,（2）对于严重事故， NRC一方面指出：对于所有的厂址，严重事故造成的大气释放、在大水体上的沉降、向地下水释放的概率加权后果以及社会和经济影响是很小的（影响的重要度属于SMALL）。 另一方面也指出，所有电厂必须考虑尚未采取的严重事故缓解的替代方案（SAMAs）。正因为需要对每个核电厂的严重事故缓解措施作出评估，该问题被划分为2类事故。,46,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（1）地震、海啸事件对美国核电厂风险的基本评估 美国NRC在2011年3月19日就给出了对日本3月11日大地震和海啸有关的常见问题的回答。其中，明确指出： 日本福岛第一核电

25、厂位于地震学中的“俯冲带”（图5-1）。俯冲带处在构造板块的边缘，在那里一个板块受到另一个板块的挤压。俯冲带的大地震也必然会产生像在日本看到的那样的巨大海啸。,47,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（1）地震、海啸事件对美国核电厂风险的基本评估 在美国大陆，唯一的俯冲带是卡斯卡迪亚俯冲带，处在北部的加利福尼亚州海岸外。因此，像日本那样大的大陆地震和海啸只可能发生在那里。在卡斯卡迪亚俯冲带附近唯一的一个核电厂是哥伦比亚（Columbia）核电厂。这个核电厂离海岸约225英里，离俯冲带约300英里。因此，对于这个核电厂不会遭受像福岛核电厂那样严重的地震、海啸。,48,5.2 对于日本福岛核事

26、故的有关见解,（1）地震、海啸事件对美国核电厂风险的基本评估 美国核电厂的设计包括地震和海啸事件的考虑。重要的是，在评估这些自然事件时，不能将世界上某一地方发生的地震和海啸的数据外推到世界上的另一个地方。这些灾难性的自然事件是与具体区域和位置非常密切相关的，取决于构造和地质断层位置。,49,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（2）美国NRC主席在国会上的证词 4月12日，美国NRC主席（Gregory B. Jaczko）在向美国参议院环境和公共工程委员会以及清洁空气和核安全小组委员会作证时, 再次重申美国核电厂是安全的，并且解释了理由。,50,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（3）

27、NRC对运行核电厂的核安全检查 NRC在5月20日给出这次核电厂安全检查结果的摘要。此外，在NRC网站上可以检索到65个运行核电厂的安全检查报告。 NRC指出，在65个运行反应堆厂址中，有12个厂址在检查期间提出了1个或几个纠正行动要求，这些不符合项中有许多涉及培训。这12个厂址中，3个厂址的问题已经得到解决。其余的厂址正在积极解决他们的问题。 即使检查中发现了一些问题，但NRC指出，这些问题均不会破坏电厂对极端事件做出响应的能力。,51,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（4）NRC对美国运行核电厂延寿运行的审批行动在继续 自2011年3月11日以来，NRC已批准8台核电机组延寿运行20年，其中5台为内陆核电机组。至今美国104台核电机组中已有71台核电机组被批准延寿运行20年。,52,5.2 对于日本福岛核事故的有关见解,（5）美国NRC于7月12日发表福岛事故近期调查工作组报告 报告中再次强调，像福岛核事故那样的事件在美国是极不可能发生的，而且已经实施了一些适当的缓解措施，可以减小堆芯损毁和放射性释放的可能性。 报告指出，要利用风险观点更好