1.福岛核电站的地理位置

福岛核电站电脑系统,福岛核电站工作原理

日本核污染废水已经排放了。

当地时间2023年8月24日13时，东电操作人员启动福岛第一核电站内ALPS核污染水处理系统，开始核污染水的初次排放。24日当天的排放量预计为200到210吨，本轮排海将持续17天，总共排出约7800吨核污染水。东电表示，在2023年内计划分4次排出3.12万吨核污染水。

据《朝日新闻》报道，由于目前福岛第一核电站的1至3号机组内仍然有大量核燃料碎片无法取出，用于冷却这些核燃料的水以及流入建筑物的地下水和雨水都会被放射性物质污染，每天还会继续产生约100吨核污染水。所以日本实际的排海时长很可能不止30年。

日本核污染废水对环境的影响

1、水质污染。核废水中含有大量的放射性物质和重金属，会严重污染水质，导致海洋生态环境受损。这将严重影响海洋生物的生存和繁殖，同时也会对相关产业造成影响，如渔业和旅游业。

2、大气污染。排出核废水会产生一定的放射性物质，这些物质可能随着气流传播到附近地区甚至全球。这会对人类的健康和环境造成数十年甚至更长时间的危害。

3、土壤污染。放射性物质进入海洋后，有可能沉积到海底泥沙中，在长期的时间里影响海底和周围的生态环境，从而影响相邻的陆地区域，加剧土壤和环境的污染。

福岛核电站的地理位置

摘 要:对AP1000中厂用水系统(Service Water System, SWS)系统的重要性和先进性进行了比较性论述,并阐述了SWS系统故障对核电厂的影响,最后针对福岛事故的教训,给出了SWS设计改进建议。

关键词:核电厂 AP1000 厂用水系统(SWS) 福岛事故 设计改进

中图分类号:TL73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0128-01

1 厂用水系统简介

厂用水系统是一个非安全相关的系统,无论在电厂正常运行还是在事故工况,该系统都将设备冷却水(Component Cooling Water System,CCS)传输的热量带出。

2 SWS系统对AP1000核电厂安全的影响

2.1 AP1000核电厂SWS系统的优越性

某些建造年代较早的核电厂,设备冷却水系统(RRI)向核岛内各热交换器供水,并将其热负荷通过重要厂用水系统(Essential Service Water System SEC)传到海水中[1]。

而在AP1000核电厂中,则是CCS系统将核岛构筑物、系统和部件产生的多余热量以及冷停堆过程的衰变热首先传递至设在常规岛的换热器,然后再由SWS系统送至大海或冷却塔。

两者主要区别在于:(1)AP1000的SWS系统均为非安全相关系统,而早期核电厂的SEC则是安全相关的系统,显然前者的建造和运行成本更低。(2)由于AP1000的非能动设计,SWS系统可以比SEC系统更加简单,只需要两台100%容量的厂用水泵即可,而SEC系统则需要4台安全相关的水泵[2]。

2.2 SWS系统故障对AP1000核电厂的运行影响

在电厂功率运行期间,如果两台厂用水泵发生故障,CCS热交换器冷却功能立即受到影响。CCS升温将导致反应堆冷却剂泵(RCP)定子温度报警,如果SWS没有及时恢复,则四台反应堆冷却剂泵停止运行,反应堆事故停堆保护。在这种情况下,衰变热通过反应堆冷却剂系统自然循环排出堆芯。可见SWS对核电厂的正常运行有着重要影响。

3 福岛事故对SWS系统设计工作的启示

3.1 SWS系统构成

AP1000的SWS系统是一个封闭回路的冷却系统。它由两台100%容量的厂用水泵,自动反冲洗过滤器和相关管道、阀门、控制设备和仪表组成。厂用水泵抽取海水或冷却回水,然后将其送至设备冷却水交换器,排出设备冷却水系统中的热量。

SWS系统有两个系列,每个系列都有其独立的厂用水泵、过滤器和换热器,这些设备都可以互为备用,从而提高了系统的可靠性[3]。

3.2 福岛事故对SWS设计工作的启示

福岛事故的主要原因是地震海啸使电厂断电,衰变热无法排出,导致反应堆过热,并先后发生氢气爆炸和核泄露[4]。

SWS系统对核岛设备冷却的过程有至关重要的作用,因此我们在设计SWS系统时,必须充分考虑到地震和海啸对该系统的影响,以保证在极端情况发生的时候,SWS能够不发生重大损坏并能在损坏后很快恢复正常工作。

为了满足这一条件,SWS设计过程需采取如下设计方法。

(1)在SWS两个系列中均安装多个阀门,并设计多个连通管,以实现两系列各个组件的相互备用。具体做法为:在每个系列的设备冷却水系统热交换器的上游和下游管道之间设置连通管,从而两个厂用水泵中的任何一个都可以将冷却水输送给两个热交换器的任何一个,并且允许任意一个热交换器通过平行布置的另一个热交换器的排水管排放到循环水系统排水管中。厂用水系统将冷却水排放到循环水系统排水涵管,然后与循环水系统的排水混合后排到大海。(2)降低管道系统内部阻力。尽可能的减少弯头、三通以及阀门的使用,减少管道的转弯,尽量采用手动碟阀。(3)提高管道的耐用度。采用耐海水腐蚀的管道,在室内管材为AL-6XN,在室外则用HDPE,阀门采用耐腐蚀的衬胶碟阀。(4)厂用水泵也需注意防腐。大亚湾核电站当时所有8台SEC泵都是使用1Cr17Ni2这种不耐海水腐蚀的叶轮防转螺钉,因此8台泵的叶轮同时脱落导致8台泵同时不能使用,使电站核岛热阱险些全部丧失[5]。SEC系统在设计时已经考虑到了海水环境对设备的破坏作用,并采取了一系列防腐蚀措施,例如与海水接触时,不耐海水腐蚀的材料都采用保护层(橡胶衬里、水泥砂浆衬里)与海水隔绝。但是通过大亚湾核电站10多年的运行情况来看,仍有不少的腐蚀问题发生,SEC系统局部还存在防腐蚀设计和选材的不足之处,有可以改进的地方。在AP1000的设计工作中也需要注意这个问题。

4 结语

简而言之,这次失事的日本核电站是老旧的、濒临退役的、安全理念不够完善的核电站,我们在AP1000 SWS设计工作需要从此次事故以及世界上众多核事故血的教训和经验总结中获取改进的资料,就如同每一次空难调查和反思都会使我们的民航客机更加安全一样—— 人类就是这样在曲折中付出代价,从而不断进步的。

参考文献

[1] 刘飞华,晏卫国.大亚湾核电站核岛重要厂用水系统(SEC)典型的腐蚀事件及评价[J].腐蚀与防护,2007,28(12):633-636.

[2] Westinghouse.AP1000 Design Control Document (Rev.16)[Z].May 2007.

[3] 林诚格.非能动安全先进核电厂AP1000[M].北京:原子能出版社,270-273.

[4] 柴之芳.从日本福岛核事故说起[J].科学文化评论,2011(5).

[5] DG.NSP.131.1U03/005.大亚湾核电站运行事件报告:SEC泵叶轮锁紧螺钉的防转螺钉腐蚀共模问题可能导致最终热阱丧失[Z].

福岛第一核电站（Fukushima I Nuclear Power Plant）

所在地点：日本福岛县双叶郡大熊町

经纬度：东经141度01分57秒，北纬37度25分17秒。

福岛第二核电站（Fukushima II Nuclear Power Plant）

所在地点：日本福岛县双叶郡的楢叶町和富冈町。

经纬度：东经141度01分16秒，北纬37度19分10秒。

福岛一站1号机组于1971年3月投入商业运行，二站1号机组于1982年4月投入商业运行。福岛核电站的核反应堆都是单循环沸水堆，只有一条冷却回路，蒸汽直接从堆芯中产生，推动汽轮机。福岛核电站一号机组已经服役40年，已经出现许多老化的迹象，包括原子炉压力容器的中性子脆化，压力抑制室出现腐蚀，热交换区气体废弃物处理系统出现腐蚀。这一机组原本计划延寿20年，正式退役需要到2031年。2011年东京电力计划为第一核电站增建两座反应堆。

日本福岛县政府于2011年2月16日召开会议，政府通过了东京电力公司（TEPCO）所属的福岛-1-3核电厂（NPP）使用混合氧化物燃料（MOX）发电的申请。TEPCO起初在1998年获得了在福岛-1-3核电厂使用MOX的初步协议。但是在2002年由于该厂发生篡改记录的事件后，该计划却被终止了。根据2012年政府的表态，该计划将在停滞了十年之后重新启动。