简要信息

    【获奖类型】应用二等奖
    【任务来源】辽宁红沿河核电有限公司
    【课题编号】水-020333
    【项目起止时间】2005年7月～2006年6月
    【完成单位】水力学所
    【主要完成人】袁珏、纪平、何耘、赵懿珺、贺益英、孙淑卿、康占山

    立项背景

    辽宁红沿河核电厂位于渤海辽东湾的东海岸，地处辽东半岛中南部、温坨子岬角，距复州城约20km。核电厂一期规划装机容量2×1000MW或2×1500MW；二期建成后，总装机容量增至为4×1000MW或4×1500MW；同时考虑三期规划总装机容量可能会扩建至6×1000MW或6×1500MW。机组采用以海水为冷却水的直流供水系统。核电厂运行过程中产生的液体放射性流出物将随循环冷却水排至环境海域。如何充分利用工程海域海流特点，探询可兼顾电厂安全取水（满足取水水温要求）与保护水环境（尽量降低温排水和低放射性核素对海洋环境的影响程度）的取排水口结构型式与工程布置方案成为该项研究的核心目标，也是电厂规划建设必须首先解决的问题，为此，业主方—辽宁红沿河核电有限公司委托中国水科院水力学所对上述问题采用数模计算与物理模型试验相结合的技术手段进行模拟研究，期望最终提出经济可行的解决问题的方案。

    研究内容

    主要研究内容包括：

    （1）辽宁红沿河核电厂温排水物模试验研究：①模拟研究电厂取排水对环境水域流场、温度场及取水温升的影响；②研究降低电厂取水温升以及减小温升影响范围的取排水工程布置方案。
    （2）辽宁红沿河核电厂液体放射性流出物物模试验研究：①研究不同工况下液体放射性流出物在取排水口附近海域中的运动特点以及浓度场的分布情况。②考虑环保要求，对该项研究中提出的优化工程布置方案作进一步的改进。
    （3）辽宁红沿河核电厂大范围海域潮流场、温排水输移二维数值模拟计算研究：①利用垂向平均二维数学模型对工程海域大范围流场特性进行模拟研究，为近区物理模型试验提供必要的开边界水力条件和其他有关资料。②模拟计算研究温排水在环境水域中的输移扩散规律及其对环境水域温升的影响，为环保评价提供依据。③对物理模型水力开边界进行回流热量分析，为物模试验开边界附近温度场修正提供依据。
    （4）辽宁红沿河核电厂工程海域液体放射性流出物二维数值模拟计算研究：预报不同工况下液体放射性流出物在取排水口近区水域的迁移、扩散运动及稀释情况，以及低放物质浓度场的发展规律。同时，预报因自身衰变对相对浓度分布的影响。
    （5）辽宁红沿河核电厂工程海域余氯二维数值模拟计算研究：预报不同工况下余氯在取排水口近区水域中的迁移、扩散运动规律。
    （6）辽宁红沿河核电厂取排水工程海域潮流场、温排水输移三维数模计算研究：①采用可模拟环境温度分层效应的三维数学模型对受纳水体进行温排水输移的数值模拟计算，研究核电厂温排水在环境水域中的输移分布及其规律，为温排水物模试验边界温度回归条件的确定提供参考依据。②物模、二维数模模拟过渡区的协调提供参考依据。

    创新点

    （1）改变传统的工程本身至上或将工程优化与环境保护完全对立起来的观念，全面综合研究电厂取排水所涉及的取水防热以及水环境保护（包括热污染、低放射性核素污染、余氯污染等）等方面问题，最终提出的取排水方案较好地兼顾了电厂取排水与环境保护等多方面要求。
    （2）该项目采用了自行研发的新型的海工模型全潮潮汐模拟系统。该系统把海工潮型潮汐模拟装置提高到目前国内先进的技术层面。即：完全适合多开边界、多控制通道的海工模型的潮汐模拟；采用单元式构架；流量无级变频控制；组态软件编程，Windows运行平台。
    （3）该项目液体放射性流出物浓度场模拟检测首次采用了该所自行研制的新型的多点高精度浓度采集系统。该仪器具有响应时间短（128个测点巡检时间不超过2s）、可靠性强、性能稳定、精度高等特点。大幅度提高了放射性废水试验研究成果质量。

    应用前景及社会经济效益

    研究成果已被业主方及工程设计单位采用，推荐工程方案兼顾了安全取水与水环境保护两个方面，具有良好的经济效益与社会效益。