基于水文条件的内陆核电厂放射性液态流出物动态排放模拟研究

发布时间：2019-09-24 21:49

【摘要】：以某内陆核电厂址为例,选取90%频率环境来流作为设计基准,建立放射性液态流出物排放量与环境流量等比分配的动态排放模式,采用EFDC数学模型作为模拟手段,分析基准年逐月来流过程放射性液态流出物排放分配方式与环境水体中核素浓度变化的关系,模拟常态化实际来流过程中放射性液态流出物动态排放控制条件和水域浓度规律。应用于典型案例,提出瞬时排放量控制上限与环境流量等比例动态分配相结合的动态排放控制方式,并提出瞬时排放量上限的合理取值为3倍年均排放速率。结果表明,该动态排放控制方式可有效降低受纳水域高浓度出现时间,并实现最大峰值浓度合理控制,削弱放射性液态流出物排放对环境水体的影响。这对内陆核电厂排水管理具有重要指导意义。
【图文】：

计算网格,水库

釢酵?流扩散和外部浓度源项;Aν是垂向紊动粘滞系数，Ab是垂向扩散系数，此二系数采用Y－M模型求解。EFDC模型是基于三维数值计算建立的，方程求解在交错网格上利用分离内、外模式求解，可以用于一维、二维、三维温盐及物质输运模拟［6］，在水库、河流水温、污染物模拟方面有广泛应用［7－9］。本文主要关注浓度平面和时间分布，采用垂向平均二维模型。案例核电厂址位于某河道型水库中游，排放口置于排放断面中心水深最大处，受纳水体为水库。水动力和浓度模拟计算域取为整个水库主体，计算网格如图1所示，网格总数量5742。计算上游边界采用入流流量边界，根据水文站实测流量给定，，下游大坝出口采用出流流量边界，根据大坝下泄流量给定，上游浓度为0，下游浓度为梯度边界。模型底部糙率经率定取为0.025，水平扩散系数参考类似研究［7］取为10m2/s。核电厂排放核素种类较多，其中3H的排放量控制最难，法国已有经验表明3H也是内陆核电厂地表水体放射性剂量贡献最大的核素［10］，故本文选取3H作为代表性核素进行计算。3H主要存在于水体，其半衰期较长(为12.28年)，在浓度模拟中可忽略自身衰变及泥沙吸附的影响。图1模拟范围与计算网格示意2模拟结果2.1基准年来流过程浓度计算结果案例核电厂址受纳水库90%频率年平均流量为41.85m3/s，年总来水量V0=1.32E+09m3。经调节计算的月平均流量过程如图2所示，可以看出年来流过程不均匀，4—6月流量最大，1—2月流量最校由于排放口位于水库中游，出口附近稀释能力同时受上游来流和下游下泄的影响，根据前期经验［3］，动态排放分配环境流量Q选取水库总来流量和下泄流量平均值。按建设2台AP1000机组，3H年总排放量?

过程图,基准年,排放量,动态

陈小莉，等∥基于水文条件的内陆核电厂放射性液态流出物动态排放模拟研究水利水电技术第48卷2017年第1期图2典型基准年3H动态排放量过程图3C0－0方案3H浓度平面分布示意势，大部分水域浓度较6月明显增大。图4中方案C0－1在2月和6月排放口下游浓度分布形态相似，2月浓度相比6月略大，说明按流量等比动态排放年内的稀释能力利用率较接近。如图5所示为排放口下游1km断面几何平均浓度随时间的分布，方案C0－0年内浓度变幅很大，约57%的时间浓度值高于标准限值100Bq/L，其中3月份浓度最高，达548Bq/L;方案C0－1年内浓度分布相对均匀，约5%时段浓度高于100Bq/L，最大浓度值为106Bq/L。由此可见动态排放优化后下游1图4C0－1方案3H浓度平面分布示意图5基准年排放口下游1km断面平均3H浓度km断面平均浓度在时间上更均匀，峰值浓度更低。如图6所示为下游1km断面峰值浓度沿河宽的分布，可以看出，不同排放方式均呈现断面中间浓度高，两岸侧低。方案C0－1断面最大浓度远小于方案C0－0，但仍高于标准限值，说明排放口下游1km范围内横向稀释均匀性较差，这可以通过排放口型式优化进一步予以改善。2.22012—2014年实时来流过程浓度计算结果实际运行中分配瞬时排放量时，排放年内环境总来流量V是未知的，以基准c0值作为排放分配依据，计算的瞬时排放量q仍与实际来流量Q成比例，年内97
【作者单位】：中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室;中国水利水电出版社;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金项目(51209228)
【分类号】：TV137

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