美国核电厂循环冷却水系统运行实践及借鉴

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1、2011年7月RadiationProtectionJul.2011·经验交流·美国核电厂循环冷却水系统运行实践及借鉴张晓峰，张兵，黄彦君，吕亚红（苏州热工研究院有限公司，江苏苏州215004）摘要：对美国不同类型核电厂所采用的循环冷却水系统进行了概括和总结，给出了直流、自然和机械通风冷却塔、冷却池及一次和二次循环混合使用等冷却方式在美国若干核电厂址的应用实践，并提出了针对我国核电厂冷却水系统的可借鉴之处。关键词：核电厂；循环冷却水；直流；冷却塔；冷却池中图分类号：TL38+2文献标识码：A1引言随着我国能源消费需求的增长和节能减排理念的提升，核能发电进入了

2、快速发展时期。核电厂运行向环境排放的污染物主要是放射性流出物和乏热。由于核电机组功率较大且热利用效率较低，因此释入环境的热量较多，产生热影响也日益引起人们关注[1]。核电厂排放乏热的影响与所采用的循环冷却方式密切相关。直流循环可能对水环境产生温升及与其他污染物协同效应等影响，冷却塔、冷却池等二次循环冷却方式将热量从水相转移至蒸汽释出，可能对大气环境甚至局地小气候产生影响[2]。目前，我国运行和在建的滨海核电厂广泛采用直流冷却方式，而拟建的内陆核电厂较多考虑采用二次循环冷却。核电厂循环冷却方式的确定应基于附近环境特征和纳污容量、相关法规和标准要求、技术与经济代

3、价可行性等多方面加以综合考虑，本文基于对美国核电厂采用循环冷却方式进行的概括，和对若干美国现役核电厂循环冷却水系统运行实践的介绍，提出我国核电厂循环冷却系统设计与运行的可借鉴之处。2美国核电厂循环冷却水系统运行实践根据美国核管会（USNRC）的资料，美国现有104台在役核电机组，位于31个州内的65个厂址，其中，滨海及河口、滨湖和水库、滨河厂址分别有16、24和24个[3]。各类核电厂所采用的循环冷却水系统类型概况列于表1。表1美国核电厂循环冷却水系统概况OutlineofcirculatingcoolingwatersystemofNPPsinUnited

4、StatesTab.1机组数量（台）合计（台）厂址类型直流直流，辅助冷却塔自然通风冷却塔机械通风冷却塔冷却池渠22195-251913-39436273638滨海及河口滨湖和水库滨河帕洛弗迪（PaloVerde）核电厂运行3台机组，以凤凰城生活污水作为冷却水源，排水经机械循环冷却塔冷却后送入厂内蒸发池内其他类型收稿日期：2010-09-13基金项目：中国广东核电集团科研课题“内陆核电厂环境安全评价技术研究”（CGNPC-T-2008-061）。作者简介：张晓峰（1982—），男，2002年毕业于南京大学环境科学专业，2005年毕业于南京大学环境科学专业，获硕

5、士学位，工程师。E-mail:njuzxf@yahoo.com.cn辐射防护第31卷第4期·248·从采用不同冷却水系统的厂址类型来看，美国位于海洋及较大型淡水水体（如安大略（Ontario）湖、密歇根（Michigan）湖、密西西比（Mississippi）河、密苏里（Missouri）河）附近的核电厂大都采用直流冷却，这样既有利于充分利用受纳水体纳污容量，也可减轻对土地利用和空气质量等方面压力。在实际运行中，为减轻循环冷却水排放对受纳水体水环境的影响，不少采用直流冷却方式的电厂考虑了采用明渠、离岸或扩散器等排放方式，如佛罗里达州圣露西（StLucie）核

6、电厂向大西洋的两个排放点离岸分别460m和1040m，并同时应用了扩散器。纽约州九英里峰（NineMilePoint）核电厂的1、2号机组排放向安大略湖分别延伸了102m和457m，并在排放口安装了不同类型的扩散器。确定冷却方式时，核电厂乏热排放量是需要着重考虑的因素之一，这与厂址的机组数量及功率有关。有的厂址在前期机组中使用直流冷却，后期由于投运机组数量和总功率的增加逐步采用闭式循环冷却。如塞勒姆（Salem）核电厂两台机组均为直流冷却，而同一厂址上扩建的霍普河（HopeCreek）核电厂则采用自然通风冷却塔方式；阿肯色（ArkansasNuclearOn

7、e）核电厂1号机组采用直流循环，四年后投运的2号机组则采用自然通风冷却塔；北安娜（NorthAnna）核电厂现有两台机组采用直流循环，在其拟建的3号机组早期厂址许可（ESP）中则考虑采用冷却塔[4]。还需注意的是，美国一些内陆核电厂采用了一次/二次循环相结合的方式进行冷却，如佛扬基（VermontYankee）、蒙蒂塞洛（Monticello）、布朗斯弗里（BrownsFerry）、普雷里岛（PrairieIsland）等。这些核电厂一般情况下采用直流冷却，同时配有辅助冷却塔，可根据环境情况的变化和审管部门的要求切换至混合或闭式循环模式，即利用冷却塔对循环水

8、进行冷却后部分或全部回用。德累斯顿（Dresden）