王韶偉，張　琨，陳海英，毛玉仙，張愛玲，譚成軍

(環(huán)境保護(hù)部 核與輻射安全中心,北京 100082)

?

某核電廠近岸海域放射性核素遷移特征探討*

王韶偉，張琨，陳海英*，毛玉仙，張愛玲，譚成軍

(環(huán)境保護(hù)部 核與輻射安全中心,北京 100082)

摘要:濱海核電廠運行時會有少量的放射性核素通過液態(tài)途徑進(jìn)入海洋環(huán)境中，在掌握其海域水動力環(huán)境的基礎(chǔ)上，開展放射性核素遷移研究具有重要意義?；谀澈穗娬窘逗Ｓ虻乃碌匦魏退臈l件，通過潮位、流速、流向的率定，構(gòu)建水動力環(huán)境模型，模擬研究區(qū)的潮流運動過程和特征，為放射性核素遷移擴(kuò)散提供基本流場背景。以核素131I為例，采用恒定速率1 Bq/L活度濃度持續(xù)排放，用實測兩個半月潮模擬核素遷移過程，分析放射性核素131I在該海域的時間和空間分布規(guī)律。結(jié)果表明：1)隨著時間推移，核素逐漸向外海域擴(kuò)散，但擴(kuò)散速度較慢；隨著距離增大，海域中核素活度濃度呈幾何倍數(shù)快速下降；廠址東北方向岸邊核素活度濃度較高，在一個月后逐步達(dá)到穩(wěn)定，約比排放活度濃度低兩個數(shù)量級。2)漲潮時核素活度濃度范圍較小，落潮時核素活度濃度范圍快速擴(kuò)大，相同核素活度濃度面積為漲潮時的2～3倍。3)排放初期，各處核素活度濃度均隨時間迅速增加，隨后趨于穩(wěn)定；不同位置的活度濃度隨著潮汐交替漲落，不斷波動，漲潮時活度濃度較低，落潮時活度濃度較高；不同位置的平均活度濃度隨著潮汐交替漲落，不斷波動，大潮期間活度濃度較高，小潮期間活度濃度快速降低。

關(guān)鍵詞：核電廠；近岸海域；核素遷移；131I

核電廠在正常運行期間，液態(tài)放射性流出物與冷卻水充分混合后，隨冷卻水(排水)一起排入受納水體，從而向水環(huán)境排放少量的放射性核素。潛在的放射性物質(zhì)泄漏污染也是核電廠事故時面臨的主要環(huán)境問題。2011-03-11，日本福島第一核電站發(fā)生了嚴(yán)重事故，大量放射性物質(zhì)通過液態(tài)途徑進(jìn)入海洋環(huán)境中[1]，引起人們對近岸海域放射性污染的關(guān)注[2-4]。目前，我國在運和在建核電均為濱海廠址，也存在著放射性物質(zhì)通過液態(tài)途徑進(jìn)入海洋環(huán)境的潛在風(fēng)險。由于認(rèn)識上的不足，對核事故狀況下放射性物質(zhì)液態(tài)途徑釋放后果評價缺乏相應(yīng)研究。一旦發(fā)生放射性物質(zhì)通過液態(tài)途徑釋放事故(事故排放)，將難以在短期內(nèi)準(zhǔn)確評估事故后果。

在核電廠環(huán)境影響評價時，必須通過模擬擴(kuò)散試驗、分析和計算，找出排水廠址周圍大范圍水體內(nèi)的擴(kuò)散稀釋規(guī)律，確定受納水體對排水的稀釋能力[5-6]。關(guān)于放射性核素在水體中遷移擴(kuò)散及在水生生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，我國學(xué)者進(jìn)行了一定的嘗試。張春粦等采用二維潮波方程和對流擴(kuò)散方程預(yù)測了大亞灣核電站液態(tài)排放物在附近海域的濃度分布[7]。蘇柯采用顯隱式交替使用的有限差分法對二維潮流污染擴(kuò)散濃度場進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出了達(dá)到動態(tài)平衡時放射性核素110mAg，3H，90Sr，137Cs在西大亞灣及大鵬澳海域內(nèi)的濃度分布[8-9]?？琢钬S建立了大亞灣海域三維潮流場數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值模擬繪制出5 d后大亞灣海域表層、中層、底層3H的濃度分布圖，隨后利用庫室模型方法研究了放射性核素110mAg在水生植物、水生動物以及海洋沉積物之間的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[10]。陳志峰等基于擬譜方法計算得到大亞灣海域的潮流場，利用粒子隨機(jī)行走模式，對大亞灣核電站液態(tài)排出物中的放射性核素擴(kuò)散進(jìn)行模擬[11]。張俊麗等建立了考慮懸浮物吸附沉降影響的深度平均二維對流擴(kuò)散模型，模擬了放射性核素137Cs在大鵬澳中的遷移分布狀況[12]。

國外對核電站液態(tài)放射性流出物的公開研究成果較少，國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)在其19號安全報告的第四部分給出了一個相對簡單的近岸海域放射性物質(zhì)評價模型[13]。本研究采用數(shù)學(xué)模型，在模擬分析某核電廠近岸海域水動力環(huán)境的基礎(chǔ)上，以131I為例研究放射性核素在該海域的遷移擴(kuò)散規(guī)律，包括核素在空間上的擴(kuò)散規(guī)律和在固定點上的時間變化規(guī)律，以期為核電廠放射性液態(tài)流出物環(huán)境影響評價提供基礎(chǔ)，為事故狀況下的快速后果評估提供經(jīng)驗。

1研究區(qū)概況

某核電廠廠址位于我國東南沿海，東臨東海，南北兩側(cè)為海灣，西北側(cè)為低山丘陵，整個廠址由低山丘陵以及鄰近的3個小島構(gòu)成，島間有深槽發(fā)育。廠址東北側(cè)水深條件較好，水下淺灘寬闊平坦，微向東南方向傾斜，物質(zhì)組成為黏土質(zhì)粉砂；西南側(cè)主要發(fā)育在某小島以南海底，并逐步向南延伸，組成物為黏土質(zhì)粉砂。

廠址海區(qū)屬正規(guī)半日潮區(qū)，為大潮差區(qū)；潮流類型為半日潮流，但由于淺海分潮流較明顯，具有非正規(guī)半日潮淺海潮流性質(zhì)，潮流流速較小。一般落潮流最大流速大于漲潮流最大流速，落潮流向偏東，漲潮流向偏西，但受地形影響，潮流運動形式復(fù)雜，帶有旋轉(zhuǎn)流的特點。

2研究方法

隨著世界海岸及港口工程建設(shè)的迅速發(fā)展，以及計算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的不斷進(jìn)步，水動力數(shù)值模型得到了廣泛應(yīng)用，在解決海岸及港口工程的實際問題中發(fā)揮了巨大作用[14-16]。在應(yīng)用過程中，水動力學(xué)數(shù)值模型自身也不斷得到完善，逐步向精確化和可視化方向發(fā)展，出現(xiàn)了以FVCOM、EFDC、DELFT3D、MIKE等為核心的代表模型[17]。本文采用丹麥水力研究所開發(fā)的二維數(shù)值水動力模型MIKE 21，該模型包括水動力、對流擴(kuò)散、水質(zhì)、泥沙、粒子追蹤模塊等，有著十分強(qiáng)大的前處理和后處理功能[18-19]，可用于模擬河流、湖泊、河口、海灣、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及水環(huán)境等二維水力學(xué)現(xiàn)象[20-25]。

2.1控制方程

模型控制方程包括1個連續(xù)方程，2個動量方程和1個對流擴(kuò)散方程。

連續(xù)方程：

(1)

x方向上動量方程：

(2)

y方向上動量方程：

(3)

對流擴(kuò)散方程：

(4)

式中，c為污染物濃度；cs為源匯項中污染物濃度；Du,Dv分別為污染物在x,y方向上的擴(kuò)散系數(shù)；λ為放射性核素衰變系數(shù)。

2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)觀測資料，選擇合適的模擬范圍，采用GK(高斯-克呂格)地圖投影，根據(jù)經(jīng)緯度計算所在區(qū)號，采用西安-80坐標(biāo)投影。在ArcGIS中對模擬區(qū)域的岸邊進(jìn)行數(shù)字化，在MIKE中轉(zhuǎn)換生產(chǎn)網(wǎng)格文件。根據(jù)開邊界位置，通過設(shè)置最大三角形面積、最小允許角度、區(qū)域內(nèi)最大節(jié)點數(shù)等參數(shù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)。考慮到研究區(qū)海域有多個島嶼，地形復(fù)雜，進(jìn)行了局部網(wǎng)格加密處理，利用不規(guī)則三角網(wǎng)(圖1)差值生成水下地形。研究區(qū)東北、東南、西北三個方位為開邊界，利用潮位站的實測潮位進(jìn)行插值，生成斷面序列文件。

圖1　差值構(gòu)造地形的不規(guī)則三角網(wǎng)Fig.1　Irregular triangular grids of computational domain

研究中模擬時間范圍為某年08-16—09-20，時間步長為1 800 s(0.5 h)，共1 726步。為了維持模型的穩(wěn)定，設(shè)置CFL數(shù)小于1。海底摩擦力為水深的相關(guān)變量，研究中采用曼寧系數(shù)，其取值范圍在20～40 m1/3/s。水平渦粘系數(shù)為水體粘性的相關(guān)變量，研究中按Smagorinsky公式計算，其取值范圍在0.1～15.0 m2/s。科里奧利參數(shù)根據(jù)經(jīng)緯度在模型范圍內(nèi)設(shè)定不同的值。研究中不考慮鹽度和溫度對密度的影響。

2.3模型調(diào)試

應(yīng)用中通過改變模型的曼寧系數(shù)和渦黏系數(shù)，使得模擬值與實測值差距逐步縮小，最終處于模型驗證允許的誤差范圍。水動力環(huán)境模擬模型的驗證包括潮位和潮流(流速、流向)的驗證。由于種種原因，實測潮流資料本身存在誤差，加之流場的復(fù)雜性，允許模擬值與實測值之間存在一定的誤差。模型驗證時，以《海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》(JTS/T 231-2-2010)[26]作為判斷依據(jù)，其中：潮位，高低潮時間的相位允許偏差為(±0.5) h，最高最低潮位值允許偏差為(±10) cm；流速，憩流時間和最大流速出現(xiàn)的時間允許偏差為(±0.5) h，流速過程線的形態(tài)基本一致，測點漲、落潮段平均流速允許偏差為(±10)%；流向，往復(fù)流時測站主流流向允許偏差為(±10)°，平均流向允許偏差為(±10)°[26]。

研究中用于驗證的數(shù)據(jù)為#1站08-16—09-20的潮位數(shù)據(jù)和#8站08-20—21的潮流數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自于某核電廠址工程海域水文觀測與分析資料匯編，實測與模擬潮位見圖2，潮流(流速、流向)見圖3。從圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，符合《海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》[26]的判斷依據(jù)，模擬值與實測值處于誤差允許范圍內(nèi)，調(diào)試結(jié)果可以接受。

從潮位過程模擬圖可以看出，模擬的大、中、小潮潮位趨勢與實測潮位完全一致，無相位差，潮位吻合的也很好。潮位模擬圖局部放大后，可以看出高潮位基本吻合，低潮位有一定誤差。從潮流過程模擬圖可以看出，模擬的流速變化趨勢與實測流速相同，模擬的流速值與實測流速相近，模擬的流向變化與實測流向趨勢相似。模擬的最小流速值(0.2 m/s)與實測值基本相同，模擬的最大流速值(0.6～0.7 m/s)有一定誤差。

研究區(qū)漲潮落潮流場見圖4。海區(qū)潮流類型為半日潮流，潮差較大，潮流運動在外側(cè)開敞海域呈旋轉(zhuǎn)流，主流向總體為東西向；在近岸受地形、島嶼及岸線影響，基本沿岸線走向，呈往復(fù)流形式。海區(qū)內(nèi)落潮流向偏東，漲潮流向偏西，落潮流最大流速一般大于漲潮流。岸邊區(qū)域流動較弱，受地形影響，灣頂淺灘區(qū)在低潮時出現(xiàn)露灘。

綜合潮位和潮流模擬結(jié)果，調(diào)試后的參數(shù)能夠體現(xiàn)核電廠近岸海域的物理特性，模擬的流場可以反映該區(qū)域潮流運動過程，可以為放射性物質(zhì)擴(kuò)散研究提供基本的流場背景。

圖2　#1站潮位驗證圖(08-16—09-20)Fig.2　Simulated and observed water level at site #1(August 16-September 20)

圖3　#8站潮流驗證圖(08-20—21)Fig.3　Simulated and observed tidal currents and directions at site #8 (August 20-21)

圖4　漲落潮流場Fig.4　Simulated currents of flood and ebb tides

3核素遷移擴(kuò)散規(guī)律

通過水動力環(huán)境模擬，為放射性物質(zhì)擴(kuò)散研究提供基本的流場，以131I(半衰期為8.04 d)為例進(jìn)行放射性核素遷移特征研究。假定某核電廠兩臺機(jī)組運行時的冷卻水流量為100 m3/s，放射性核素131I以1 Bq/L的活度濃度持續(xù)排放。

為獲取計算穩(wěn)定后的核素濃度場，將實測兩個半月潮進(jìn)行迭代計算，統(tǒng)計稀釋100倍(活度濃度為0.01 Bq/L)的面積隨潮周期的變化。穩(wěn)定性的判別條件為活度濃度0.01 Bq/L面積隨潮周期變化的相對偏差小于1%。統(tǒng)計結(jié)果表明，經(jīng)過約30個潮周期(30 d)后基本趨于穩(wěn)定。因此核素遷移擴(kuò)散規(guī)律研究中，模擬排放時間為實測兩個半月潮(某年08-16—09-20)。

模擬期間131I隨時間的活度濃度分布見圖5，從圖中可以看出：1)隨著時間推移，核素逐漸向外海域擴(kuò)散，但擴(kuò)散速度較慢；2)隨著距離增大，海域中核素活度濃度呈幾何倍數(shù)快速下降；3)隨著潮汐運動，高活度濃度核素范圍從排放口逐漸擴(kuò)大到南北兩側(cè)的海灣內(nèi)，在海灣內(nèi)匯集，難以擴(kuò)散到外海；4)核素擴(kuò)散的主要方向為東西向，同時向南北兩側(cè)逐漸擴(kuò)散，與研究區(qū)域主流向總體為東西向相符；5)廠址東北方向岸邊核素濃度較高，在1個月后逐步達(dá)到穩(wěn)定，比排放活度濃度約低兩個數(shù)量級。這是由于電廠近岸海域水體流速較緩，與外部水體交換能力低，污染物擴(kuò)散條件較差。

圖5　放射性核素131I隨時間的活度濃度分布Fig.5　Temporal evolution of the distribution of concentration of 131I

同一時間段漲潮落潮時131I活度濃度分布對比見圖6，從圖中可以看出：漲潮時核素活度濃度范圍較小，落潮時核素活度濃度范圍快速擴(kuò)大，相同核素活度濃度面積為漲潮時的2～3倍，在排放初期兩者相差更大。計算達(dá)到穩(wěn)定階段時(30 d)，相同核素活度濃度的面積基本不變，形狀隨漲潮和落潮有一定變化。

圖6　同一時間段放射性核素131I漲潮落潮活度濃度對比Fig.6　Comparison of concentration of 131I between flood and ebb tides

為了探討海域固位置核素131I活度濃度隨時間的變化規(guī)律，分別在距排放口1，3，5和10 km處選擇點位，4個位置的核素活度濃度隨時間變化見圖7。從圖中可以看出：

1)在排放初期，各處核素活度濃度均隨時間迅速增加，5 和10 km處表現(xiàn)較為明顯。1，3和5 km處的核素活度濃度在兩個半月潮之后趨于穩(wěn)定，1 km處約為0.2倍的排放活度濃度，5 km處約為0.1倍排放活度濃度，5 km處約為0.01倍的排放活度濃度。

2)4個位置的活度濃度隨著潮汐交替漲落，不斷波動，漲潮時活度濃度較低，落潮時活度濃度較高(圖8中虛線所示)。兩個半月潮時1 km處漲潮活度濃度約為0.1倍排放活度濃度，落潮活度濃度約為0.2倍排放活度濃度，3，5和10 km處漲潮活度濃度和落潮活度濃度差隨距離逐漸增大，落潮活度濃度約為漲潮的100倍。

3)4個位置的核素活度濃度隨著潮汐交替漲落，不斷波動，大潮期間活度濃度較高，小潮期間活度濃度快速降低，其中3 km處降低1個數(shù)量級，5 km處降低2個數(shù)量級，10 km處降低超過4個數(shù)量級。

圖7　固定點放射性核素131I活度濃度隨時間變化Fig.7　Variation of the concentration of 131I at different locations

4結(jié)語

本文采用二維海洋水動力環(huán)流模型作為研究手段，在模擬某核電廠附近海域水動力環(huán)境的基礎(chǔ)上，以131I恒定速率1 Bq/L濃度持續(xù)排放為例，采用實測兩個半月潮，模擬核素在近岸海域放射性核素遷移，得到放射性核素131I在該海域的時間和空間分布規(guī)律，可為核電廠放射性液態(tài)流出物環(huán)境影響評價提供參考。

放射性核素在水體，尤其是在環(huán)境特征復(fù)雜多變的海域中遷移擴(kuò)散受到潮汐、風(fēng)浪、洋流、懸浮物等多重因素影響，與其自身特征也有關(guān)系，而放射性核素在水體中的濃度又是環(huán)境輻射效應(yīng)評價的基礎(chǔ)。我國在該方面的研究還較為薄弱，應(yīng)加強(qiáng)放射性核素遷移擴(kuò)散相關(guān)的基礎(chǔ)研究工作，為核電廠放射性液態(tài)流出物環(huán)境影響評價提供準(zhǔn)確依據(jù)。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]International Atomic Energy Agency. International fact finding expert mission of the Fukushima Dai-ichi NPP accident following the great east Japan earthquake and tsunami[R]. Japan: The Great East Japan Earthquake Expert Mission, 2011.

[2]GARNIER-LAPLACE J, BEAUGELIN-SEILLER K, HINTON T G. Fukushima wildlife dose reconstruction signals ecological consequences[J]. Environ Science & Technology, 2011, 45(12): 5077-5078.

[3]BUESSELER K O, JAYNE S R, FISHER N S, et al. Fukushima-derived radionuclides in the ocean and biota off Japan[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2012, 109(16): 5984-5988.

[4]LI B, CHEN Y Y, YU S Q, et al. Post-accident leakage and discharge of radioactive waste liquid at fukushima dai-ichi NPP and its environmental impacts[J]. Radiation Protection, 2012,32(6):336-347. 李冰, 陳瑩瑩, 余少青, 等. 福島第一核電站事故后放射性廢液的泄漏/排放及輻射影響評估[J]. 輻射防護(hù), 2012,32(6):336-347.

[5]QIN L L, YANG Z H, PENG W Q , et al. Progress in research on the pollution characteristics of the low level radioactive cooling water released from nuclear power plants[J]. China Rural Water and Hydropower, 2009,(7):9-12. 秦玲玲, 楊中華, 彭文啟, 等. 核電廠低放廢水污染特性研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)村水利水電,2009,(7):9-12.

[6]WANG S W, QIAO Q D, LI W T, et al. Assessment of radiological consequence of coastal seawater after coastal nuclear power plant accident[J]. South-to-North Water Transfers and Water Science &Technology, 2012,10(6):31-35. 王韶偉,喬清黨,李雯婷,等.濱海核電廠事故狀況下近岸海域放射性后果評價方法[J].南水北調(diào)與水利科技,2012,10(6):31-35.

[7]ZHANG C L, LI Y X, HU G H, et al. Research on distribution of H-3 concentration filed by the liquid waste discharging from the Dayawan nuclear power station[J]. Journal of Jinan University(Natural Science),2001,22(5):51-58. 張春粦, 李源新, 胡國輝, 等. 大亞灣核電站液態(tài)排出物H-3濃度場分布[J]. 暨南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2001, 22(5):51-58.

[8]SU K. The research on the law of tide induced dispersion of the liquid radioactive wastes of Daya Bay nuclear power station and on the law of radionuclide transfer in the marine ecosystems[D]. Guangzhou: Jinan University,2005. 蘇柯. 大亞灣核電液態(tài)排放的潮流污染擴(kuò)散及海洋生態(tài)轉(zhuǎn)移研究[D].廣州: 暨南大學(xué),2005.

[9]SU K. The numerical simulation for the transfer of the radionuclide from the liquid releases of the nuclear power station to the ocean systems in the ecosystems[J]. Marine Sciences, 2007, 31(10):51-54. 蘇柯. 海洋生態(tài)系統(tǒng)中放射性核素轉(zhuǎn)移的數(shù)值模擬[J]. 海洋科學(xué), 2007, 31(10):51-54.

[10]KONG L F. Research on radioecology at Daya Bay-A study on the transfer of radionuclide in the marine ecosystem and entrainment effect of marine organism[D]. Guangzhou: Jinan University,2007. 孔令豐. 大亞灣放射生態(tài)學(xué)及海洋生物轉(zhuǎn)移與卷載效應(yīng)研究[D]. 廣州: 暨南大學(xué),2007.

[11]CHEN Z F, LI X F, ZHANG J, et al. Pseudospectral method calculation of tidal field and particle random walk simulation of radionuclides in Daya bay[J]. Radiation Protection, 2009,29(6):363-370. 陳志峰, 李縣法, 張杰, 等. 大亞灣潮流場擬譜法計算及放射性核素擴(kuò)散的粒子隨機(jī)行走模擬[J]. 輻射防護(hù), 2009,29(6):363-370.

[12]ZHANG J L, CHEN J J, LI Y X, et al. Numerical simulation and prediction on the migration and distribution of 137Cs in Dapeng bay[J]. China Environment Science, 2003,23(1):95-99. 張俊麗, 陳家軍, 李源新, 等. 137Cs在大鵬澳中遷移分布的數(shù)值模擬與預(yù)測[J].中國環(huán)境科學(xué),2003,23(1):95-99.

[13]International Atomic Energy Agency. Generic models for use in assessing the impact of discharges of radioactive substances to the environment[R]. Vienna: IAEA, 2001.

[14]ZHANG X Q. Study on modeling environment of near shore area and application in Jiaozhou Bay[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2006. 張學(xué)慶. 近岸海域環(huán)境數(shù)學(xué)模型研究及其在膠州灣的應(yīng)用[D]. 青島:中國海洋大學(xué), 2006.

[15]FENG J. Application of Numerical model MIKE 21 FM for ocean engineering environmental impact assessment[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2011. 馮靜. MIKE21FM數(shù)值模型在海洋工程環(huán)境影響評價中的應(yīng)用研究[D]. 青島: 中國海洋大學(xué), 2011.

[16]ZHOU G, ZHENG B H, LEI K, et al.Research on hydrodynamic numerical simulation of Gan River downstream[J]. Journal of Hydroelectric engineering, 2012,31(6):102-108. 周剛,鄭丙輝,雷坤,等. 贛江下游水動力數(shù)值模擬研究[J]. 水利發(fā)電學(xué)報,2012,31(6):102-108.

[17]FANG G Z, WEI Z X, WANG Y G. The development of tidal area forecast in China[J]. Earth Science Progress, 2008,23(4):331-336. 方國洪, 魏澤勛,王永剛.我國潮汐潮流區(qū)域預(yù)報的發(fā)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展, 2008,23(4):331-336.

[18]DHI. MIKE 21 FLOW MODEL FM Hydrodynamic Module User Guide[R]. Denmark: DHI Water and Environment, 2008.

[19]DHI. MIKE 21&MIKE 3 FLOW MODEL FM Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation[R].Denmark: DHI Water & Environment, 2007.

[20]WANG W Z, DONG L J. The basic characteristics simulation of Bohai flow field using Mike21[J]. Yellow River, 2007,29(10):32-33. 王萬戰(zhàn),董利瑾.渤海流場基本特性的Mike21模擬研究[J].人民黃河,2007,29(10):32-33.

[21]LI N, YE M. COD diffusion characteristics simulation and effects on downstream water quality on the three gorges reservoir Fuling Reach based on MIKE21[J]. Journal of North China University of Water Resources and Electric Power, 2011,32(1):128-131. 李娜,葉閔.基于MIKE21的三峽庫區(qū)涪陵段排污口COD擴(kuò)散特征模擬及對下游水質(zhì)的影響[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報,2011,32(1):128-131.

[22]YU C , REN X Y, BAN X, et al. Application of two-dimensional water quality 0odel in Wuhan East-Lake water diversion project[J]. Lake Science, 2012, 4(1):43-50. 余成,任憲友,班璇, 等.二維水質(zhì)模型在武漢東湖引水工程中的應(yīng)用[J].湖泊科學(xué),2012,4(1):43-50.

[23]LIU S Q, CAO D X. Application of MIKE21 model in bridge construction cofferdam of the gulf enters the water at the entrance of the influence[J]. Pearl River Water Transportation, 2013,(8):73-74.劉斯奇,曹丹旭.MIKE21模型在橋梁施工圍堰對海灣口門入水影響的應(yīng)用[J].珠江水運,2013,(8):73-74.

[24]LU H T, LU H B, LIU J G, et al. Urban lakes artificial water cycle flow field numerical simulation based on MIKE21[J]. Environmental Protection Science and Technology ,2013,19(2):44-48. 路洪濤,路洪波,劉金光, 等.基于MIKE21的城市湖泊人工水循環(huán)流場數(shù)值模擬[J].環(huán)?？萍?2013,19(2):44-48.

[25]LU M, SUN Z G, SUN D P, et al. Numerical study on artificial island of the gulf of water environmental impact[J]. Marine Engineering,2011,29(3):88-95. 陸敏,孫志國,孫大鵬,等.人工島對海灣水環(huán)境影響數(shù)值研究[J].海洋工程,2011,29(3):88-95.

[26]Technical regulation of modelling for tidal current and sediment on coast and estuary:JTS/T 231-2-2010[S].Beijing: China Communications Press,2010. 海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程:JTS/T 231-2-2010[S]. 北京:人民交通出版社,2010.

Received: May 11, 2015

*收稿日期：2015-05-11

作者簡介：王韶偉(1983-)，男，河南陜縣人，高級工程師，博士，主要從事核設(shè)施環(huán)境影響評價方面研究.E-mail：sinodapy@126.com *通訊作者：陳海英(1984-)，女，山東壽光人，工程師，碩士，主要從事核設(shè)施環(huán)境安全評價方面研究.E-mail：chenhaiying@chinansc.cn(李燕編輯)

中圖分類號：X55

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-6647(2016)02-0271-09

doi:10.3969/j.issn.1671-6647.2016.02.012

Study on Radionuclide Migration in Near-shore Waters Around a Coastal Nuclear Power Plant

WANG Shao-wei, ZHANG Kun, CHEN Hai-ying, MAO Yu-xian, ZHANG Ai-ling, TAN Cheng-jun

(NuclearandRadiationSafetyCenter,MEP, Beijing 100082, China)

Abstract:A very small amount of radioactive nuclides will be discharged to marine environment through fluid as coastal nuclear power plant (NPP) is running. Potential risk of marine environmental pollution by radioactive material leakage might exist, so it is very important to comprehensively understand the hydrodynamic environment of coastal NPP. Based on bathymetry and hydrographic conditions around a NPP, hydrodynamic numerical model is used to simulate tidal processes and related characteristics. With 131I used as a tracer and a constant discharge, temporal variation and spatial distribution of radionuclide are analyzed with two and a half month simulation of tide and nuclide migration processes. Results show that 1) the radionuclide diffuses to open water gradually at first, but nuclide concentration reduces in geometric multiples as distance increases; the nuclide concentration to the northeast of the site is high, then gradually reaches a stable state a month later, and its concentration is about two orders lower than the source discharge concentration; 2) the nuclide diffusion area is small at high tide, but expands quickly at low tide and its diffusion area is about 2 to 3 times of that at high tide; 3) during early discharge period, nuclide concentration increases quickly almost everywhere, then tends to be stable; the nuclide concentration varies with tidal fluctuation, and is lower at high tide but higher at low tide; The average concentration is higher at spring tide, and lower at neap tide.

Key words:coastal nuclear power plant; near-shore waters; radionuclide migration;131I

資助項目：科技基礎(chǔ)性工作專項——我國環(huán)境放射性水平精細(xì)圖譜建設(shè)(2015FY10800)