压水堆核电燃料元件生产线运行对天然水体的辐射环境影响

曹 莲

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜宾 644000)

· 环境辐射 ·

压水堆核电燃料元件生产线运行对天然水体的辐射环境影响

曹 莲

(中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜宾 644000)

以中核建中核燃料元件有限公司压水堆核电燃料元件生产线生产活动为代表，结合当地的天然水体分布和辐射本底情况，对放射性流出物辐射控制及周边天然水体辐射水平变化进行分析，充分证明压水堆核电燃料元件生产线运行安全，未对天然水体辐射水平造成可察觉的影响。

核电燃料;运行;水体;辐射;影响

1 引 言

中核建中核燃料元件有限公司(CJNF)是中国核工业集团公司下属国有大型骨干企业，是我国最早的压水堆核电燃料元件制造企业。随着国内核电能源壮大，CJNF压水堆核电燃料元件生产线不断立足于研究和制造，其间经历数次技术改造，现巳形成AFA2G、AFA3G、VVER-1000和TVS-2M等多种类型、多种富集度和批量化的压水堆核电燃料元件生产线，综合产能800tU/a。

CJNF压水堆核电燃料元件生产线作为重要的核燃料循环设施，其运行对厂址周边天然水体的辐射影响一直倍受关注。针对CJNF压水堆核电燃料元件生产线放射性流出物辐射控制和天然水体辐射变化开展分析，以证明通过有效地辐射控制可以确保压水堆核电燃料元件生产线运行安全，可充分保障周边天然水体的安全。

2 厂址与天然水体分布

2.1 厂址位置

CJNF压水堆核燃料元件生产线位于四川南部，金沙江北岸，所在地势开阔平坦，属山区河谷地貌。

2.2 天然水体分布

厂址区域主要地表水系有金沙江、岷江、南广河和长江。其中流经厂区南侧的金沙江为工程废水的受纳水体，流经13km后汇入长江。此外，厂址东北侧 3.6km和1.4km处，分别有一处水库和居民地下井水取水点。

3 工艺概况

CJNF压水堆核电燃料元件生产线主要生产工艺包括化工转化、芯块制备、燃料棒制造和组件组装，其制造工艺流程见图1。

图1 压水堆核电燃料元件生产线工艺流程Fig.1 Process flow of nuclear fuel element production line for PWRS

4 放射性流出物产生及控制

CJNF压水堆核燃料元件生产线放射性污染物以铀为主，其中包含234U、235U、238U等三种同位素。生产线严格遵循辐射防护三项基本原则，在运行期间，采取合理、有效的辐射安全设计、辐射安全监测和辐射安全措施，有序地管控生产线放射性物料，将其最大化地用于生产环节。对于放射性废物，采取分类、集中式管理，针对废物特点，设置有专用、齐备的净化和处理设施，以实现放射性流出物安全排放和放射性留存废物规范管理。

4.1 放射性气载流出物

放射性气载流出物来自化工转化、芯块制备、组件组装等工艺设施，污染物存在的形态是UF6、UO2微尘的废气，废气经过专门设置的工艺净化措施和通风净化措施后进入排气筒，排入大气。随着生产能力的提升，CJNF一直致力于厂房设计、气流组织、污染控制以及废气治理等方面优化管理，放射性气载流出物归一化排放量及排放浓度得到很好控制，并呈现下降的趋势，相关排放及控制情况见表1。

表1 放射性气载流出物排放及控制情况一览表Tab.1 Emissions and control situation of radioactive airborne effluent

4.2 放射性液态流出物

放射性液态流出物来自化工转化、芯块制备等工艺设施废气处理、磨削芯块、去污和清洗等操作产生的放射性废水。废水经铵盐沉淀、硅胶吸附、脱氟蒸氨等净化处理，采用槽式排放方式排入厂址南侧金沙江。在核燃料元件生产线中湿法化工转换工艺是废水主要供源，2001年后，CJNF引入干法化工转换工艺，废水产生量少是该工艺优点之一，随着废水产生量的下降，放射性液态流出物归一化排放量及排放浓度总体也出现降低趋势，相对应的排放及控制情况见表2。

表2 放射性液态流出物排放及控制情况一览表Tab.2 Emissions and control situation of radioactive liquid effluent

4.3 放射性流出物辐射控制

1994年～2015年期间，CJNF压水堆核电燃料元件生产线经历了四次改造建设，其运行年份分别为1994～2001年、2002～2008年、2009～2013年和2014～2015年，综合生产能力由75tU/a提升至150tU/a、400tU/a和800tU/a。通过表1和表2数据监测结果分析，可以看出：在各运行年份中，虽然生产能力逐步提升，但CJNF通过自身优化、先进技术引进以及严格管理等措施，压水堆核电燃料元件生产线放射性流出物均能遵守国家环境主管部门批准的控制值要求，实现安全排放。

5 天然水体辐射环境监测

按照《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[5](GB18871-2002)和《辐射环境监测技术规范》[6](HJ/T 61-2001)的规定，CJNF压水堆核电燃料元件生产线运行期间，制定有环境监测方案，其中包括天然水体辐射环境监测工作。

5.1 监测布点

(1)地表水：金沙江分段面布点，以厂址放射性废水排放口为基点，上游1.2km设置对照段面、下游0.8km和8km分别设置监测段面；厂址东北面3.6km，当地地势低洼，天然降水形成的水库作为另一个地表水水体监测点。

(2)地下水：厂址东北面1.4km，当地居民地下井水取水点。

(3)生物：厂址东北面3.6km水库中捕捞的鱼。

5.2 监测项目及监测方法

厂址周边天然水体中辐射监测包括地表水中铀含量和总α浓度监测、地下水总α浓度监测以及生物(鱼)中铀含量监测，见表3。所有样品采用人工采集，采样频次为1次/2月。

表3 天然水体辐射监测项目及方法Tab.3 Radiation monitoring items and methods of natural water

5.3 监测结果

5.3.1 地表水水体中铀含量和总α浓度监测

1994年～2015年，金沙江对照段面和两个监测段面水体中铀含量监测结果见图2。

1994年～2015年，金沙江对照段面和两个监测段面水体中总α浓度监测结果见图3。

图2和图3分别展示金沙江水体中三个段面历年放射性监测结果，在多年的监测中，金沙江水量变化会引起泥沙含量变化，但终因采集后样品均要进行去除杂质处理，对监测结果影响甚小，全年基本保持在统计涨落范围内。

图3 金沙江江水中总α浓度监测结果Fig.3 Monitoring result of total α concentration in Jinsha River’s water

1994年～2015年，厂址东北面3.6km水库水体中铀含量监测结果见图4。

图4 水库水体中铀含量监测结果Fig.4 Monitoring result of uranium content in reservoir’s water

5.3.2 地下水水体中总α浓度

2009年～2015年，厂址东北面1.4km地下井水体中总α浓度监测结果见图5。

图5 地下井水体中总α浓度监测结果Fig.5 Monitoring result of total α concentration in underground well’s water

5.3.3 生物(鱼)中铀含量

1994年～2015年，厂址东北面3.6km水库中生物(鱼)铀含量监测结果见表4。

表4 生物(鱼)铀含量监测结果Tab.4 Monitoring result of uranium content in living creatures (fish) (μg/kg鲜)

6 生产线运行对天然水体辐射影响分析

CJNF压水堆核电燃料元件生产线运行期间，厂址周边天然水体辐射监测主要包括地表水水体中铀含量和总α浓度监测、地下水水体中铀含量、生物(鱼)中铀含量，辐射水平监测结果见图2～图5、表4。

6.1 地表水水体中辐射水平分析

(1)金沙江水体

金沙江水体是CJNF压水堆核电燃料元件生产线液态流出物的唯一受纳水体，国家环境主管部门下达的放射性流出物排放控制值是充分考虑水体安全和公众安全的基础上，所设定的环境可接受、具有保守性的管理红线，企业必须严格遵守。多年来，CJNF从控制技术、监测手段等方面认真执行控制值要求，并且秉承废物最小化理念，通过自身努力，实现了放射性流出物在控制值下，排放量和活度浓度尽可能下降，减少环境影响。从监测结果可以看出，对照点段面和监测段面水体辐射水平均处于同一水平，由于放射性本身的统计涨落特性，三个段面监测结果出现无规律地上下浮动，但整体保持在一定统计涨落范围之内，具体情况详见图2和图3。

由图2和图3可见，以CJNF压水堆核电燃料元件生产线放射性废水排放口为界，金沙江上游1.2km对照段面与下游0.8km和8km监测段面水体中铀含量分布在0.32～0.9×10-3mg/L，总α浓度分布在3.3～8.1×10-2Bq/L；金沙江水体对照段面与监测段面水体中辐射水平均处于同一水平，没有明显变化；根据1971～1984年开展的长江水系放射性水平调查[7]结果，上述三个段面江水中铀含量和总α浓度均分布在金沙江宜宾江段水体中放射性水平(铀含量：0.65～1.24×10-3mg/L；总α浓度：1.57～26.2×10-2Bq/L)之内，处于金沙江宜宾江段水体本底水平。

从图2和图3可以清淅地看到，金沙江水体对照段面和两个监测段面水体。

(2)水库水体

CJNF压水堆核电燃料元件生产线东北面3.6km水库水体中铀含量分布在0.18～0.51×10-3mg/L；根据1971～1984年开展的长江水系放射性水平调查[7]结果，水库水体中铀含量与长江沿线湖泊水体中铀含量(年平均值0.57×10-3mg/L，最大铀含量1.29×10-3mg/L)相当，处于长江沿线湖泊水体本底水平。

6.2 地下水水体中辐射水平分析

CJNF压水堆核电燃料元件生产线地下水水体中辐射水平监测开始于2009年，监测结果见图5。2009～2015年，厂址东北面1.4km地下井水水体中总α浓度分布在3.4～6.1×10-2Bq/L；根据《生活饮用水水质卫生规范》[8]的要求，地下水水体中辐射水平远小于生活饮用水中总α浓度(50×10-2Bq/L)。

6.3 生物(鱼)中辐射水平分析

1994～2015年，生物(鱼)的辐射水平监测主要来自于东北面3.6km水库水体中饲养生物(鱼)，通过表4数据分析可见，生物(鱼)铀含量分布在0.68～5μg/kg鲜。根据我国正常地区食品中天然放射性核素比活度调查结果[9]，生物(鱼)铀含量分布在我国正常地区食品中天然铀比活度(0.33～27.38μg/kg)范围之内。

7 结 论

(1)CJNF压水堆核电燃料元件生产线运行期间，始终保持着高度的企业责任感，在不断提升综合生产能力的背景下，严格恪守辐射防护三原则，建立规范、有序的辐射管控体系，放射性废物(包括放射性流出物)处理设施齐全而有效，实现放射性流出物归一化年排放量和排放浓度符合运行许可证控制值要求，实现有组织、安全排放。

(2)CJNF压水堆核电燃料元件生产线运行期间，长期、有组织和有计划地开展天然水体辐射水平监测。通过二十多年地表水、地下水以及生物(鱼)的辐射监测结果分析，充分表明：厂址周边地表水水体辐射水平均处于宜宾地区本底水平、地下水水体辐射水平满足《生活饮用水水质卫生规范》、生物(鱼)中辐射水平分布在我国正常地区食品中天然铀比活度范围之内。

(3)二十多年来，CJNF压水堆核电燃料元件生产线运行安全，未对周边天然水体辐射水平造成可察觉地影响。

[1] 国家核安全局. 八一二厂核电燃料组件生产线一步工程运行许可证(国核安证字[1996]2号)[R]. 北京：国家核安全局，1996，2(2).

[2] 国家核安全局. 八一二厂核电燃料组件生产线二步工程运行许可证(国核安证字[2003]85号)[R]. 北京：国家核安全局，2003，3(3).

[3] 国家核安全局. 关于中核建中核燃料元件有限公司粉末冶金生产线运行许可证的通知(国核安发[2012]127号)[R]. 北京：国家核安全局，2012，7(7).

[4] 国家核安全局. 关于颁发中核建中核燃料元件有限公司核电燃料元件生产线扩建技改工程运行许可证的通知(国核安发[2015]121号)[R]. 北京：国家核安全局，2015，9(9).

[5] GB18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].

[6] HJ/T61-2001，辐射环境监测技术规范[S].

[7] 李振平. 长江水系放射性水平调查及评价[M].北京：原子能出版社，1984.

[8] 中华人民共和国卫生部. 生活饮用水水质卫生规范[EB/OL]，http://wapwenku.baidu.com/view/57c76e176c175f0e 7cd13754.html?ssid=0&from=1000539d&uid=0&pu=usm@1,sz@1320_2001,ta@iphone_1_10.2_3_602&bd_page_type=1&baiduid=9EB9D7864B0224C2DB4DF10C20BF1173&tj=wenkuala_1_0_10_l1#2，2001-9-1.

[9] 张景源.我国食品放射性含量及其所致居民内照射剂量估算[J].中华放射医学与防护杂志，1988，8(1)：33-36.

The Influence of Radiation Environment Caused by Pressurized Water Reactor Nuclear Fuel Element Production Line Operation on Natural Water

CAO Lian

(CNNCJianzhongNuclearFuelCo.,Ltd,Yibin,Sichuan644000,China)

This article takes CJNF’s nuclear fuel element production line manufacturing activities as an example，combines with the distribution and radiation background of local natural water，by analyzing radiation control of radioactive effluent and radiation level change around natural water, sufficiently proves the operation safety of PWR nuclear fuel element production line，and no sensible influence on radiation level of natural water.

Nuclear fuel；operation；water；radiation；influence

2017-01-10

曹 莲(1976-)，女，四川宜宾人，2005年毕业于四川理工学院计算机科学及技术专业，高级工程师，研究方向为环境管理。

X820.3

A

1001-3644(2017)03-0106-05