【转载】给水排水 |第五届核电厂水工技术论坛暨冷源安全论坛在北京成功召开

主论坛

介绍我国核电厂取水安全相关事件的经验反馈以及国家核安全局针对相关事件的监管行动；介绍国家核安全局成立取水安全工作组的背景和阶段性工作成果以及五部委最新文件要求；介绍国家核安全局近期开展的取水安全专项检查行动基本情况。

报告主题是核电站取水安全用泵的关键技术研究进展，主要介绍了江苏大学在相关技术领域开展的研究工作。首先介绍了江苏大学整体情况，介绍国家水泵中心的先进的试验条件和研究基础，尤其是在2020年成立了中核工程-江苏大学核电泵及装置智能诊断运维联合实验室，持续推进产学研合作，加速重大技术突破，推进相关技术在核电领域的应用，为核电行业发展提供技术支撑。报告介绍了海生物、漂浮物等暴发导致取水口堵塞对核电站冷源安全的影响，提出开发高效的拦截、清理和输送的技术与装备对核电安全和取水口过滤系统能效提升的重要性。面向核电取水口潜在的输送介质和应用需求，报告重点介绍了冷源系统取水安全用泵关键技术进展，主要包括鱼类友好型泵、切割泵、磨碎泵、固液混输泵、自吸泵等关键技术，同时对相关技术持续进行总结和展望。

致灾生物大规模聚集并入侵核电冷源系统，可导致机组降堆停堆。报告主要介绍了核电冷源安全保障“监测、预报、指挥、治理”相关体系，构建致灾生物立体动态协同监测系统，开发水下声光融合成像探测、防生物附着涂层、赤潮藻治理等相关技术和产品。

围绕我国核电冷却水的取水安全与水动力的相关问题做一简单的回报。主要分为研究现状、研究进展以及的研究展望三个部分。较为系统的介绍了我国核电冷却水取水安全问题以及目前开展的一些研究工作，所用方法、取得的成果以及存在问题；侧重介绍了潮流水动力与卷吸概率的研究方法，对已建核电冷却水取水设施改造的一些设想以及存在的风险（包括未能考虑的因素）。最后介绍了利用现代计算工具（方法），综合考虑风浪、潮流、水生动物（自带动力及密度挤压等）一些未来设想。

针对滨海核电厂冷源安全发生特点、堵塞海洋生物主要生态类群及其生物学特性、爆发诱因，从生态安全角度，结合典型案例，探讨滨海核电厂在选址、设计、运营不同阶段需考虑构建的冷源安全保障措施。重点介绍了生态安全概念、我国滨海核电厂址分布现状、取水口冷源安全事件、特点、爆发诱因；堵塞海洋生物主要生态类群及生物学特性；基于生态安全概念的广义定义，提出从选址-设计-运营一体系统构建滨海核电厂冷源安全保障体系。最后针对取水口冷源安全的相关研究工作提出建议。

分论坛一：核电取水安全论坛

毛虾作为国内滨海直流核电厂典型的取水堵塞物，其入侵强度、个体特征及堵塞效应等对确定核电厂海水过滤系统的配置和保障核电厂冷源安全至关重要。基于核电厂现有运行经验和一定的假设条件，本文结合毛虾入侵强度、毛虾个体特征、典型过滤系统配置及拦截能力等因素，尝试建立毛虾入侵强度与核电厂海水过滤系统配置的评价方法，可用于指导国内运行核电厂和新建在建核电厂对毛虾的防控评价及防控措施制定，对滨海核电厂其它取水堵塞物的防控也具有一定的借鉴意义。

汇报主要针对高纬度结冰区域的核电冷源取水可能会遇到的海冰问题开展，汇报内容包括冷源取水可能存在的海冰危害，海冰危害的数值模拟以及针对可能产生的海冰危害的应对方法等，进而对海冰危害进行有效的管理。报告首先会调研分析国内外存在的冷源取水海冰危害案例，引出冷源取水的海冰问题。然后归纳总结冷源取水海冰危害都有哪些类型，对核电的安全影响程度，并通过数值模拟的方法，模拟海冰危害的影响因素，影响程度，明确细化相关海冰危害。最后归纳现有的冷源取水海冰危害的管理方法，并结合海工的海冰管理方法，构建针对核电冷源取水的海冰管理方法与系统。

报告内容主要分以下三部分：

1. CWFP管是一种新型复合复合材料管道，该管既具有金属管道的机械力学性能，又具有塑料管道的防腐蚀性能和水力学性能。

2. 在国内已率先完成了CWFP管各类长期性能试验，对管道长期弯曲应变试验、长期静水压试验及长期疲劳试验的试验方法、试验结果和管道寿命进行分析。

3. 对国内外核电、火电、海水淡化、水利等典型取排水工程案例进行解析。

介绍我国海浪灾害风险、海浪数值预报与智能预报技术最新进展，以及海浪预报产品和应用服务情况。

滨海核电取水卷吸是关系电厂运行安全与海生物保护的关键问题。海生物、漂浮物在取水水域的迁移聚集与水动力特性息息相关。演讲报告回顾了电厂取水堵塞问题的发展历程，阐述了取水主动导避的基本原则及取水主动防控理论基础，分析了影响取水卷吸的关键要素，介绍了取水堵塞物迁移聚集的模拟技术及适用性，提出了取水堵塞风险综合评估方法，展示了工程应用案例，并对取水卷吸问题研究的发展方向进行了思考与展望。

针对近几年频发的核电厂致灾堵塞物爆发事件，为提高对此类事件的技防能力，本报告从“早发现、早预警、早决策”的角度出发，介绍核电厂取水口监测预警系统的功能、性能以及预测预警模型等核心技术，旨在为核电厂应急决策提供技术支持，提高核电厂智能化防御能力。

为解决海生物入侵核电厂冷源系统问题，致灾生物识别及风险等级成为关键输入。基于海阳核电厂址致灾生物调查数据，通过建立致灾风险评估指标体系，确定致灾生物风险等级及电厂风险月历。所运用的风险评估方法可作为后续电厂致灾生物风险评估的参考。

全球普遍面临由海生物引发的核电厂取水安全问题，漂浮型海生物是一类重要的核电厂热阱致灾物。这类致灾物不具备游泳能力或自主运动能力较弱，它们聚集的时间变化及空间分布主要受到潮汐动力过程影响。本研究基于拉格朗日的质点追踪方法评估了徐大堡核电厂夏季大、中、小潮典型水动力条件下漂浮型堵塞物的卷吸概率。结果显示：（1）徐大堡核电海域潮汐受渤海进出辽东湾涨落潮水流控制，同时受近岸岸线边界和地形影响，基本为SW~NE向往复流；（2）徐大堡核电厂东北和西南方向爆发的致灾物卷吸风险较高；（3）对于距离取水口1km处爆发的致灾物卷吸概率较高，爆发距离越远卷吸风险越低；（4）夏季大潮和中潮卷吸风险较高。

目前国内外由于海生物大规模聚集迁移导致核电取水系统堵塞的事件屡见不鲜，以往针对核电取水口对海生物卷吸能力的模拟通常比较概化，难点在于模型试验中模拟物和海生物的运动特性很难保证相似。针对这一问题，提出了一种基于生物活体试验的明渠底栖生物入侵物理模型试验方法，首先通过海生物活体基本性质和水力特性试验，对海洋动力环境下海生物的运动响应规律进行研究；然后根据海生物运动特点，寻找适合的海生物模拟物，验证模拟物运动与海生物运动具有相似性，确保模拟物在波流作用下的运移过程具有代表性；最后通过正态模型试验对核电厂取水明渠对海生物的卷吸能力进行研究。与传统概化模拟方法相比，本方法对海生物运移的模拟更加贴合实际。

分论坛二：冷却系统及化学水处理论坛

核能是安全可靠的清洁能源，随着“双碳”能源转型进程的深入，未来预计仅北方沿海地区核电规模就将超过1亿kW，而核电余热规模将达1.5亿kW以上，体量巨大。若将余热以现有模式直接排海，将是巨大的能源浪费，并影响沿海环境，成为制约沿海核电发展的因素之一。基于核电余热品位低、体量大的特点，结合北方沿海水资源匮乏、供热用清洁热源不足的现状，汇报水热同产、同送及分离新理念，在源侧依靠核电抽汽和乏汽驱动热法海水淡化装置直接制得热淡水，通过单管长距离供热供水，在末端利用吸收式换热实现水热分离。该技术有望大幅降低制水能耗，提升供热输配经济性及供热半径，并有效降低核电排海热负荷。

现货市场下上网电价、热电负荷需求与环境参数的不确定性，对电站的安全性、高效性与灵活性带来巨大挑战。报告以热电联产空冷机组为对象，从冷端系统与热力循环双向互动的角度，提出通过冷端主动响应突破热电联产机组二、三回路耦合安全边界的构型调整方法，为电力现货市场条件下机组能耗的精细化调节与关键设备的安全性保障提供新思路。

简单介绍数字孪生的概念与内涵，从感知传感、数据集成、模型构建、交互作业等方面介绍基于孪生的数字化设计关键技术。介绍数字化设计在航天、港航等领域的应用案例情况。展望基于孪生的数字化设计技术在核电领域应用情况。

1、介绍了核电厂水务流量测量方面的现状、难点和测量需求，如在主给水系统、海水淡化系统、循环冷却水系统、雨水系统中各个主要测量位置可能会用到的不同原理的流量计及其数据价值；

2、介绍了不同流量测量原理和产品比较、现场比测和各自应用领域，如基本的计算方式速度面积法、三种超声波流量计如多普勒流量计、互相关流量计、时差法流量计等等，着重强调了超声波互相关流量计的高精度流量测量在嘉兴智慧水务的应用和效果；

3、介绍了在核电厂水务中的设备选择、数据处理、提高设备使用寿命饼减少后续维护工作量的各类解决方案，分析了不同形式的流量计在各种应用场景下的安装方式以及材料要求；

4、介绍了在核电厂项目中主流量测量使用的插入式超声波时差法流量计、在海水淡化流量测量中使用的外夹式超声波时差法流量计、在海水冷却循环水流量测量中使用的楔形或插入式超声波互相关流量计等各自的技术要求和解决方案，分享了超声波互相关流量计在武汉大东湖深隧项目的成功应用以及在国内各类大型排水管网、隧道系统中的应用，其高精度、耐用性、长寿命、少维护等优良特点甚至可用于对电磁流量计的在线校准。

核电站机组容量大，寿期长，循环水直流供水系统设计参数的选取对循环水系统经济性综合提升具有重大意义。目前国内核电厂循环水系统设计水温采用多年平均水温、循泵扬程采用多年平均低潮位进行设计等，对于不同厂址的核电机组选取何种水温、水位以及流量作为循环水系统的设计基准研究较少。本文基于相关理论研究，通过调研、计算、分析、总结等方法对核电厂循环水系统设计基准进行研究。针对不同厂址的核电机组，研究循环水直流供水系统设计水温、设计水位、设计流量的推荐值，以得出适应于不同核电厂址的循环水直流供水系统设计基准。

在工程应用中，尤其在发电厂（如火电厂和核电厂），机械通风冷却塔作为热交换设备的应用越来越广泛。为提高电厂的运行效率与经济效益、提高电厂智能化水平，以某电厂为例，结合机械通风冷却塔运行的特点，分析其采用智能化方式控制的可行性。

结合案例分析以不同水介质作循环冷却系统补水（海水、淡水、中水回用水、除硬脱盐水等）的技术现状，探讨电力行业（火电、核电）敞开式和密闭式循环冷却水系统在腐蚀、结垢、菌藻控制和水质保质技术方面的关注点，以及水处理方案高浓缩倍率（数）和塔技术统筹兼顾设计的理念，并提出循环水系统节能降耗、节水提效的发力方向。

化学氧化法是目前针对核电厂联氨废水最快速稳定的处理工艺，如常见的次氯酸钠氧化法、过氧化氢氧化法等。而高铁酸盐作为一种具有强氧化性的绿色水处理药剂，却因稳定性差、易自分解等不足，使得难以在工业上广泛运用。为了解决高铁酸盐稳定性差和使用成本高的问题，原位制备高铁酸盐并实现原位应用，是一种理想的方法。本研究针对高铁酸盐在水处理中的应用难点，探讨了使用缓释技术来获得低碱度高铁酸盐溶液的可行性，构建了基于碱度缓释原理优化电解法高铁酸盐的体系并简要探讨了使用高铁酸盐溶液去除水中联氨的可行性。

智慧水务是一种利用数采仪、信息传输网络、数据处理及可视化平台将水务信息实时分析处理，以更加精细和动态的方式管理水务系统的先进水务管理技术。智慧水务系统在市政领域发展成熟，效益明显，在工业领域也在全面铺开，促进了我国工业用水模式由粗放型向精细化管理的快速迭代。但在需要科学、智能的水务管理技术的核电行业，智慧水务的发展相对滞后。

本次报告论述了核电水务管理的现状、不足以及面临的挑战。针对性的提出了核电厂智慧水务系统的系统架构、功能规划，并给出了其中两个核心功能：水平衡测算和漏损监测的解决方案，最后分析了核电厂建设智慧水务的经济效益，并对核电厂智慧水务的建设进行展望。