内陆核电厂冷却塔的环境影响预测计算.pdf

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1、第29卷第4期辐射防护Vol.29No.42009年7月RadiationProtectionJul.2009内陆核电厂冷却塔的环境影响预测计算*上官志洪张启明陶云良（中国广东核电集团苏州热工研究院，江苏苏州，215004）摘要内陆核电厂通常采用自然通风冷却塔作为散热系统，电厂余热主要通过冷却水释放到大气环境中，由此带来的环境影响包括雾羽、荫屏、盐沉积、噪声等。本文基于美国核管会（NRC）推荐的SACTI计算程序，给出了评价冷却塔造成上述环境影响的计算模式和方法；采用此程序，对我国湖南、湖北和安徽三个拟选内陆核电厂厂址

2、的冷却塔环境影响进行了预测计算，并与美国GGNS电厂的相关计算结果进行了类比分析。关键词冷却塔内陆核电厂热污染环境影响随着国家核电建设的快速发展，一大批内组多冷却塔实测数据的基础上，总结了之前已陆核电厂址在规划选址、厂址论证中。与沿海核有的16种冷却塔环境影响模型，发展了“第二电厂址相比，内陆核电厂址最典型的环境特征代”冷却塔运行环境影响的计算模式，并在该之一是其循环冷却水用水以及受纳水体均为淡计算模式的基础上，进一步开发形成了SACTI水。受内陆核电厂址环境水体的水资源量和环（Seasonal/AnnualCooli

3、ngTowerImpact）计算［6~8］境容量的限制，绝大多数内陆核电厂址都考虑程序。在1999年制定的核电厂环境标准审使用冷却塔二次循环散热方式，以减少循环冷查大纲（NUREGˉ1555EnvironmentalStandard却水的取水量，并将向环境水体排放的热量转而ReviewPlan）中，美国NRC（核管会）推荐采向大气排放，由此产生了包括雾羽、荫屏、盐沉用该计算模式对冷却塔环境影响进行预测积、噪声等在内的环境影响［1~5］。计算［1］。在美国NorthAnna和GGNS（Grand目前国内运行和在建的核电厂

4、均分布于GulfNuclearStation）两座核电厂的环境影响报沿海地区，采用海水直流循环冷却方式，未开告书（2006年版本）中，均使用SACTI程序对电展过冷却塔的环境影响研究工作；火电厂冷却厂冷却塔的可见雾羽、盐沉积、下雾和结冰进塔的环境影响研究也多限于冷却塔运行噪声，行评价。对于电厂冷却塔散热装置的其它环境影响的本文选取了我国湖南小墨山、湖北大畈、研究也未见相关报道。安徽芜湖三个拟选的内陆核电厂址，使用美国在冷却塔环境影响方面的研究文献SACTI程序对其冷却塔的环境影响进行了预测较多集中于1970~1990年

5、间，相关研究机构提计算，并与GGNS电厂的相关计算结果进行了出过一系列的冷却塔物理模型。1990年，美国类比分析。Argonne国家实验室环境影响研究中心的R.A.Carhart和Illinois大学物理系的A.J.Policastro，1冷却塔环境影响计算模式和SACTI在Lünen、ChalkPoint、Paradise电厂的39组程序单冷却塔实测数据和Neurath、Amos电厂26采用冷却塔技术的核电厂在正常运行过*第一作者简介：上官志洪，男，1965年11月出生，1991年毕业于南京大学水文地质专业，高级工程

6、师。·212·辐射防护第29卷第4期程中，二回路余热通过冷凝器排至自然通风冷用下持续向上抬升，同时随自然风的输送在水却塔。冷却塔内携带余热的冷却水，从冷却塔平方向上扩散。至热浮力为零时，由于仍存在填料层滴落，下落过程中与自然风接触并进行向上动量，在后续的雾羽夹带和重力的双重作热交换，同时产生大量水蒸汽。蒸汽挟带着电用下，出现一系列的阻尼振荡过程，并在风的厂余热从冷却塔口排出后，与周围空气混合，作用下，在大气中传输扩散。SACTI程序的雾羽其中一部分冷凝形成可见雾羽（plume）。雾羽排抬升模型几何结构如图1所示。出冷却

7、塔后，在向上动量和内在热量的共同作雾羽模型截面分为动量、温度、湿度三层，dΦvmg!TP-Ta-λσ"（3）=Φm分别对应不同的动量、温度、湿度值（如图1所dsυVTa-1-2示）。雾羽抬升过程中，雾羽薄层Δs与周围空气式中，Φvm为雾羽的垂直动量通量，kg·m·s；g-2Δm混合，同时满足质量、水平动量、垂直动量、为重力加速度，9.8m·s；υ为动量羽面积/温热焓和总水量守恒约束条件。结合一定的气象度羽面积比值；λ为湿度羽面积/温度羽面积条件，通过求解下列常微分流量函数方程组从比值；Ta、Tp分别为周围空气、雾羽的温

8、度，K；［6，7］σ为湿度羽与周围空气中的液态水混合率。而得到雾羽抬升形态和分布预测：dΦmdΦeWρaμ=μΦm；Ve=αV-Ucosθ+βUsinθ（1）=-CPΦmγd+（CpTa+λLvXa）Φm（4）dsdsυVρpυ式中，Φ为雾羽截面的质量通量，kg·m-2·s-1；s-1-2-1m式中，Φe为雾羽的热焓通量，J·kg