圍繞核電站供水和排水的設計,對于在英國薩福克郡建造的塞茲韋爾EPR項目至關重要,因為該地區被稱為缺水地區。
1、核電用水

塞茲韋爾C項目已獲得排水許可
今年3月底,英國環境署(EA)為塞茲韋爾C項目計劃中的新EPR頒發了排水許可證(以及另外兩項涉及放射性排放和發電機運行的許可證)。
除了去年7月英國環境署大臣授予的開發許可和核監管辦公室(ONR)授予的反應堆設計批準外,該核電項目還需要獲得其他許可。
事實證明,對項目公司NNB發電公司來說,現場供水和排水規劃是一個復雜的挑戰,需水要求既有現場運營期間所需的大量冷卻水,也有運營期間所需小得多的飲用水和施工期所需的水。
塞茲韋爾C項目工廠毗鄰薩福克海岸塞茲韋爾B項目工廠,該工廠可以隨時獲得冷卻水——盡管最終的安排可能與塞茲韋爾B項目和薩默塞特郡欣克利角在建EPR項目有顯著差異。
英國東部的薩福克地區被EA定義為“水資源緊張”地區,因此陸地上幾乎沒有淡水供應來滿足該地區的短期和長期需求,長期供水保障問題仍然存在。
2、冷卻水獲取

英國東部的薩福克地區是EA定義的“水壓力”區。
塞茲韋爾C項目計劃的1630 MWe雙反應堆將直接用海水冷卻,每個機組都將在海上3-3.5公里處有自己的專用冷卻水取水口隧道。
海水將通過兩個專用進水頭和隧道從北海的大塞茲韋爾灣抽取,每個反應堆一個,相距約500米。
在運行階段,該工廠將需要132立方米/秒的速度在海水的潮汐中期持續供應冷卻水。流速在125~140立方米/秒之間。
冷卻水(廢物流A)約占塞茲韋爾C項目非放射性流出物總日排放量的99%(體積)。冷卻水的最大日排放量約為1140萬立方米。

在標準運行期間,冷卻水將在通過蒸汽輪機冷凝器后,在高于環境海水11.6℃溫度下返回大塞茲韋爾灣。排水口還包括六條小得多的廢水流。
排水活動許可證包括19個預運行條件,在擬建發電站調試或開始運行之前,這些條件需要獲得EA的批準。
其中出現了許多問題,主要因為塞茲韋爾C項目的設計過程和施工周期很長,這意味著詳細設計的各個方面都在不斷修改。
3、污染物和海水生物

污染物是特別值得關注的問題之一,EA要求在熱功能測試開始前制定優先危險物質管理計劃。
必須明確運營商打算如何逐步排放優先管理的危險物質,如鎘和汞,這些物質是散裝原材料中的微量污染物。
EA還要求提供一份關于控制冷卻水系統生物的操作策略的報告。
參考的內容包括,塞茲韋爾B項目采用的操作條件和氯化策略評估,調試和操作任何其他EPR(如法國的弗拉芒維爾核電站)的經驗教訓,如何優化操作策略以減少化學加藥需求的細節,以及對擬議加藥制度影響的驗證。
NNB還必須報告其肼(N2H4)的使用和排放計劃,肼被添加到冷卻水中,以防止蒸汽發生器中的金屬氧化(生銹)。
NNB表示,盡管有其他“氧氣清除劑”可用,但這些清除劑要么會降低發電站的效率,要么比肼對環境的危害更大。
肼存在于核島廢物監測和排放系統和儲罐的廢物流中,以及來自常規島嶼液體廢物排放系統網絡和儲罐的廢物物流中。
NNB已同意對這些系統中的肼進行監測,并使用適當的處理方法(仍有待確定和鑒定),以在任何排放前降低含量水平,避免排放違反限制。
此外,在塞茲韋爾C項目調試之前,NNB將研究進一步降低肼含量的可行性。
反對塞茲韋爾C項目新工廠建設的活動人士,強調了保護大塞茲韋爾灣魚類的必要性。

由于塞茲韋爾C項目發電站采用海水直接冷卻,每個機組都將配備魚類回收和回流(FRR)系統,以最大限度地降低被吸入冷卻水系統的魚類受傷的風險。FRR系統將把魚送回大塞茲韋爾灣。
每個FRR系統都有一個專用的排放隧道和排水口。這些將在魚類難以返回區域設置的四個冷卻進水口位置排放。
在欣克利角C項目,確保魚類不會被吸入冷卻水進水口的措施,設置了三個所謂的“聲學魚類屏障”(AFB)。
EDF最近稱,三個AFB并不超過其成本。今年3月,環境大臣裁定EDF敗訴,因為該公司辯稱只需要兩道魚類屏障。
當地媒體援引欣克利角C項目環境主管克里斯?費伯的話說:“我們正在考慮規劃檢查員的決定細節和我們可以選擇的方案。欣克利角C項目是布里斯托爾海峽第一個包含任何魚類保護措施的電站。
政府自己的海洋科學專家的研究表明,如果我們提出的魚類保護措施到位,發電站對當地魚類種群的影響可以忽略不計。這包括一個魚類回流系統,以及旨在顯著減少進入管道的魚類數量的進水口。”
在塞茲韋爾C項目,目前尚不清楚需要采取什么措施。
NNB必須向EA提交兩個FRR系統的最新現場計劃和調試計劃,建議的監測細節,以促進優化,最大限度地減少魚類死亡,以及證明優化有效性的建議。
這將結合項目的設計演變,以及欣克利角或世界各地其他EPRs吸取的經驗教訓。
4、其他供水需求

塞茲韋爾C項目計劃建造兩個EPR反應堆,在塞茲韋爾B項目附近(圖源:EDF Energy)
盡管電站冷卻水是塞茲韋爾C項目迄今為止最大的用水,但現場一般用水需求對NNB和反應堆的最終運營商來說,也是一個復雜的挑戰。
在授予塞茲韋爾C項目開發許可的決定書中,環境署大臣用了57段討論了這個問題。
供水將由當地水壟斷企業埃塞克斯和薩福克水務公司(其母公司為諾森伯蘭水務有限公司,NWL)提供,廢水將由安格利安水務公司處理。
但NWL在其規劃中表示,該地區預計將出現缺水,“由于需求的逐步增加,2032年所需的缺水量將增加,屆時我們將開始向塞茲韋爾C項目供水,年平均供水量為2.2百萬/天,峰值供水量為2.8百萬/天”。
當NNB申請開發許可時,預計將從當地Blyth水資源區獲取“自來水”,但EA認為該地區的NWL取水“許可過度”,NWL無法通過抽取更多的水來滿足額外的用水需求。
NWL最初表示,如有必要,可以通過四種方式補充供水:新建供水干管,從其他地區取水;與其他當地許可證持有人進行抽象許可證交易;現場蓄水;以及提升水效率,以減少來自干線供應的需求。
在開發許可過程中,各方對塞茲韋爾C項目的可持續供應是否會對已經緊張的水資源產生不利影響表示“嚴重關切”。Natural England與其他團體一直保持關注。
NWL表示,該工廠將需要一條來自另一個集水區的新水管,并表示所需的額外基礎設施最早需要到2026年9月完成。
但除此之外,在10年或更長的施工期內,還需要額外的供水和廢水處理,以滿足當地數千名臨時工人的需求,以及在隧道施工期間提供水冷卻等施工過程。
NNB希望現有總水管為住宿園區提供服務,而NWL擔心它可能無能為力,在缺乏額外基礎設施的情況下給現有用水消費者帶來嚴重風險。
作為回應,NNB提交了一份修訂后的戰略,其中包括一個臨時海水淡化廠,在施工初期提供飲用水,直到NWL供水輸送干管可以投入使用。
在海水淡化廠啟動之前(長達一年),水將由油輪供應。
海水淡化廠有其自身的環境問題,包括電力消耗、可持續性、成本和廢水(鹽水)排放。
5、水源影響許可申請

國家基礎設施規劃局的“審查官員”在給環境署大臣的報告中表示,該計劃“沒有充分考慮對擬議供水解決方案的環境影響的累積評估的必要性,而這對擬議開發的運營至關重要”。
審查官員就是否授予項目開發許可向環境署大臣提出建議,但環境署大臣的決定可能與該建議相悖。
環境署大臣向包括核監管機構ONR在內的其他機構尋求進一步信息,以了解具體情況。
ONR表示,沒有具體的許可條件涵蓋可靠供水的要求,但它“希望被許可方在依賴此類供水的現場進行核安全相關活動之前,具有可靠的水源。這可能是在調試的后期階段,但在核電站開始從堆芯核反應中提高功率之前,肯定需要穩定可持續供水”。
審查官員指出,有可能無法確定可持續的供水源,因此工廠可能無法運營。
NNB認為,現階段無法長期供水的原因主要是,供水的長期規劃受制于單獨的法律規定和程序,這將直接影響該地區的水資源管理計劃(WRMP)。
WRMP24進程目前正在進行中,計劃已于2022年10月以草案形式公布供協商。
關于開發許可,環境署大臣被要求不要重復其他許可程序,并假設這些程序會得到妥善執行,“因為有證據表明,供應來源不太可能限制新發電站的建設和運營,因此就申請而言,不需要知道來源”。
環境署大臣在其決定中指出,塞茲韋爾C項目開發許可和WRMP24水資源采購程序是單獨的項目,并表示,“這從它們的單獨所有權中可以明顯看出,因為它們受到不同的確定程序約束”。
因此,現階段缺乏用水戰略并不能阻礙同意審批。
這一決定意味著NNB可以繼續與NWL就其水源計劃進行合作,同時推進項目的最終投資決策。
這可能意味著,最初提議覆蓋建設階段的海水淡化廠將成為永久性的。
確保長期供水的其他選擇包括從鄰近集水區進口;污水回用和脫鹽;以及長期(2035年后)冬季蓄水庫。
無論最終的建議是什么,對于一個可能運營長達一個世紀的工廠來說,必須要保證持續運營下去。
6、水資源管理領域

英國環境、食品和農村事務部負責監督水和環境政策和監管,盡管一些水政策已移交給英格蘭、蘇格蘭、威爾士和北愛爾蘭。
壟斷供水和污水處理公司為商業用戶和家庭用戶提供用水。英國水務管理局是經濟監管機構,要求水務公司對私有化水務公司制定的五年計劃的交付負責。水務公司還需要制定長期的水資源計劃。
根據EA頒發的取水許可證,供水公司和其他用戶(如農業和大型工業)使用水。EA還負責制定水工業國家環境計劃,并負責評估每家自來水公司的水資源規劃。
Natural England是政府的自然環境顧問。它的任務是保護和改善英格蘭的自然環境,并就對依賴水的棲息地的影響提供建議。類似的機構也存在于單獨的權力下放行政機構中。
目前,英國各地的水質都符合歐盟《水框架指令》規定的環境目標。然而,英國脫歐后和英國的目標可能與歐盟指令中的目標有所不同。
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