濱海核電廠冷卻水取水魚類影響分析研究

曹冉冉

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

2020 年，我國提出“雙碳目標”。在此背景下，電力行業低碳化是實現碳中和的重要基礎，其中，核電作為一種清潔且高效的能源，是實現“雙碳目標”的重要選擇。

根據中國核能行業協會發布的統計報告[1]，截至2022 年12 月31 日，我國在運的核電機組共55 臺，2022 年核電累計發電量占全國總累計發電量的4.98%，比2021 年上升了2.52%，可見，核電在我國電力結構中的占比穩步增長。核電機組的安全性是核電發展的關鍵。

但是，近年來，我國濱海核電廠發生了多起冷卻水取水堵塞事件，導致了核電機組降功率運行，甚至停機停堆。這不僅會威脅核電機組的安全性，而且會影響核電機組的正常發電，從而對電網產生沖擊，造成巨額經濟損失，因此，核電廠冷卻水取水堵塞事件引起了政府部門以及行業內外的廣泛關注。

在世界范圍內，各地區的核電站也時常發生取水堵塞事件。據世界核電運營者協會（WANO）統計，2004年到2015年間核電取水發生了一百多起堵塞事件，其中有58%是由海洋生物導致的，海洋生物成為影響核電安全穩定運行的主要威脅[2]。在引發取水堵塞的海生物中，魚類是較為常見的，魚類是海洋生物中非常重要的一類，并且魚類具有強游動能力，在其生活史的不同階段具有不同的特征。因此，核電廠取水堵塞防控需要重點考慮魚類帶來的影響。

研究通過總結國內外核電廠冷卻水取水過程中魚類影響事件，分析對核電取水影響較大的魚類特征，并總結了我國典型濱海核電廠周圍海域的魚類資源，加以歸納分析核電取水需要防范的魚類，并給出了核電取水魚類防控措施建議。

1 國內外核電廠魚類影響分析

1.1 卷塞和卷載影響

魚類作為一種游泳動物，具有自主游動能力，在核電冷卻水取水過程中，可能會受到卷塞和卷載影響[3]。對于體型較大的魚類，其進入核電冷卻水取水口可能無法通過某些攔截設施，若沒有及時被移出濾網、格柵或其他取水攔截設備，則會受到卷塞影響，對于體型較小的魚類，其可能能夠穿過攔截設施，從而進入核電冷卻水系統里，即會受到卷載影響。卷塞和卷載效應不僅會影響核電取水安全，也會造成魚類的損失，因此有必要對核電取水的魚類影響事件分析和研究。

1.2 國外核電廠魚類影響分析

國外核電機組開始運行時間較早，因此對于核電取水堵塞事件關注與研究也比較早。美國電力研究院（EPRI）曾經對77 個發電機組（包括核、化石和生物質電廠）進行關于取水問題的調研，結果表明，55%的發電機組遇到過生物或雜物影響取水相關問題，調研得到的影響取水的因素包括：臺風、冰、樹葉、魚類、大型藻/微型藻、樹枝、水母、貝類、其他等。魚類是影響取水系統安全的重要因素之一，魚類引發的關閉機組2 次，降功率運行多達9 次，這些事件最終導致系統可靠性和電廠經濟性下降。

世界多個地區均發生過魚類入侵取水系統的事件。在歐洲，影響發電廠運行的取水堵塞事件涉及的魚類包括鯡魚目的魚類，例如黍鯡和大西洋鯡魚，主要是成群的幼魚（體長50mm～100mm）；還有尖嘴海龍，其游泳能力較弱，容易受到撞擊，在溫暖的淺水季節性產卵期間，偶爾會數量巨大而造成取水系統堵塞，在某些案例中，尖嘴海龍堵塞了冷凝器的管板。在美國，大量魚類涌入取水口通常與水溫（熱沖擊或冷沖擊）或者水質（低溶解氧）劇變有關。環境劇變造成了周圍魚類種群死亡或發病，通常最易受到影響的是非常脆弱的魚類（比如鯡和鰶等）。在中東和亞洲地區，也會發生與魚類有關的堵塞事件（比如大群沙丁魚）。

1.3 國內核電廠魚類影響分析

研究統計了我國近15 年以來核電冷卻取水發生過的取水異常事件30 余起，包括堵塞事件及潛在堵塞事件。通過分析可知，引起核電冷卻水取水異常事件的影響因素包括水母、大型藻/微藻、蝦類、魚類、臺風、雜物/垃圾和泥沙[4]。魚類是其中常見且重要的種類，大約占比13%。

代麗等人報道[5]，2016 年某核電廠取水系統出現了大量康氏小公魚，導致鼓型濾網堵塞，并引發循環水泵跳閘。2007 年某核電廠由于小魚小蝦、滸苔等入侵，導致核電機組發生降功率事件。可見，魚類對核電取水以及核電機組運行的影響已不容忽視。

通過梳理我國核電取水魚類影響事件，我國核電曾發生過中國花鱸、康氏小公魚、鱟魚、小沙丁魚和各類仔稚幼魚等引起的冷卻水取水堵塞或異常事件。歸納如下：位于渤海灣附近的H 核電廠在進行泵房反沖洗作業時，打撈出大量的鱸魚，說明鱸魚通過卷載效應進入了核電取水系統；位于東海晴川灣附近的N核電廠2014 年發生過體型較小的魚蝦進入取水系統事件，致使海水相關過濾器壓差上漲、堵塞，現場通過持續打撈、提高過濾器沖洗頻率、提高鼓型濾網運行速度等措施，將小魚蝦清理干凈，取水系統才恢復正常運行狀態；同年，該核電廠還發生過大量鱟魚進入取水過濾系統，鱟魚主要是堵塞在細格柵上，導致細格柵水位差開始持續緩慢上漲，在引發循環水泵停泵的臨界值前，電廠工作人員通過手動打撈，消除了水位差高的問題；2016 年，N 核電廠也發生過取水過濾系統的反沖洗水槽出現大量康氏小公魚、海地瓜等異物，導致鼓型濾網堵塞，引發循環水泵跳閘。據報道[6]，小公魚是小型、暖溫性的中上層魚類，個體不大，產量高，在我國東、南沿海近岸河口淺水區有一定數量的小公魚，小公魚屬中以康氏小公魚產量最大，各階段小公魚體長約8.5mm～50mm。

另外，通過調研國內其他核電廠的主要威脅物發現，位于南海東平灣附近的某核電廠主要威脅物包含小沙丁魚，位于南海北部灣附近的某核電廠主要威脅物包含中華小公魚。

綜上可知，由于小型魚類喜好集群以及小型魚類體長較小，仔稚幼魚游泳能力較弱，這些特征導致小公魚、小沙丁魚和各類仔稚幼魚非常容易進入核電取水系統。

2 典型核電廠取水海域魚類資源分析

研究收集了我國典型核電廠鄰近海域魚類群落資料，重點關注魚類優勢種和常見種以及魚卵仔稚魚的情況。

2.1 渤海遼東灣A 核電廠

A 核電廠位于渤海遼東灣附近，2021 年4 月到10月，該核電廠對附近海域的魚類資源進行了調研，結果如下：

1.魚類優勢種與常見種：2021 年4 月和5 月，魚類優勢種共有1 種，為焦氏舌鰨；2021 年6 月，魚類優勢種共有4 種，分別為焦氏舌鰨、矛尾蝦虎魚、緋?和鲬；2021 年7 月，魚類優勢種共有1 種，為焦氏舌鰨；2021 年8 月，魚類優勢種共有3 種，分別為黃鯽、斑鯽和焦氏舌鰨；2021 年9 月，魚類優勢種共有2 種，分別為焦氏舌鰨、矛尾蝦虎魚；魚類常見種共有4 種，分別為白姑魚、斑尾刺蝦虎魚、小黃魚、六絲鈍尾蝦虎魚。2021 年10 月，魚類優勢種共有3 種，分別為焦氏舌鰨、小黃魚和白姑魚；魚類常見種共有3 種，分別為六絲鈍尾蝦虎魚、皮氏叫姑魚、棘頭梅童魚。

2.魚卵仔稚魚：渤海主要經濟魚類為鳀、黃鯽、梭魚、小黃魚、藍點馬鮫等。遼東灣是渤海重要產卵場之一。遼東灣產卵場主要產卵種類為鳀、短吻紅舌鰨、叫姑魚、斑鰶、藍點馬鮫、赤鼻棱鳀和花鱸等。

2.2 東海三門灣B 核電廠

B 核電廠位于東海三門灣海域附近，B 核電廠于2015～2017 年間對周圍海域的魚類資源進行了調研，主要結果如下：

1.魚類優勢種與常見種：春季（2015 年5 月和2016年5 月）漁獲物中魚類優勢種為棘頭梅童魚、焦氏舌鰨、孔蝦虎魚、龍頭魚和六絲鈍尾蝦虎魚；秋季（2015 年9 月和2016 年9 月）漁獲物中魚類優勢種為龍頭魚、棘頭梅童魚、海鰻、皮氏叫姑魚和六指多指馬鲅；冬季（2016 年1 月和2017 年1 月）漁獲物中魚類優勢種為鳳鱭、棘頭梅童魚、孔蝦虎魚、拉氏狼牙蝦虎魚和鮸。

2.魚卵仔稚魚：東海產卵場主要分布在禁漁線附近海域，重要產卵場包括長江口-舟山水域產卵場、魚山-溫臺水域產卵場和閩中-閩南水域產卵場。B核電廠位于魚山-溫臺水域產卵場鄰近水域，魚山-溫臺水域產卵場主要產卵種類為小沙丁魚、黃姑魚、舵鰹、側帶小公魚、鮐、帶魚等。在B 核電廠取水海域進行四季調查，魚卵仔稚魚的主要優勢種為側帶小公魚屬spp.、黃姑魚、拉氏狼牙鰕虎、龍頭魚等。

2.3 東海東山灣C 核電廠

C 核電廠位于東海東山灣海域附近，在2012～2013年，C 核電廠對周圍海域進行了魚類資源調研，主要結果如下：

1.魚類優勢種與常見種：2012～2013 年春、夏、秋、冬季調查海域漁獲物中，春季優勢種為帶魚、二長棘犁齒鯛、林氏團扇鰩、鹿斑鲾、中國團扇鰩；夏季優勢種為白姑魚、短尾大眼鯛、黃斑籃子魚、林氏團扇鰩、細紋鲾；秋季優勢種為林氏團扇鰩、六指馬鲅、日本單鰭電鰩、條紋叫姑魚、中國團扇鰩；冬季優勢種為林氏團扇鰩、日本單鰭電鰩、條尾燕魟、條紋叫姑魚、中國團扇鰩。

2.魚卵仔稚魚：2012～2013 年春、夏、秋、冬季調查共鑒定出魚卵15 種，仔稚魚8 種，較為優勢的魚卵種類有鰨科、側帶小公魚屬、鲉科、鲾科和鯔科等，仔稚魚有斑鰶、側帶小公魚屬種類。春季出現較多魚卵、仔稚魚，共采集到魚卵6 種，仔稚魚3 種，魚卵以鲾科和鯔科種類為主，仔魚以斑鰶為主。夏季調查定性和定量樣品共采集到5 種魚卵、5 種仔稚魚，定量樣品中僅采集到4種魚卵，仔稚魚僅在定性樣品中出現。大潮時的優勢種為鰨科sp.和側帶小公魚屬sp.，小潮時優勢種為鰨科sp.和鯡科sp.。秋季和冬季兩航次未采集到仔稚魚，分別采集到魚卵3 種和1 種，主要有鲾科種類等。

2.4 南海北部灣D 核電廠

D 核電廠位于東海東山灣海域附近，該核電廠周圍海域的魚類資源調研結果如下：

1.魚類優勢種與常見種：春季漁獲物中，魚類優勢種有褐菖鲉、二長棘犁齒鯛、短吻鰏、花斑蛇鯔、六絲鈍尾蝦虎魚；夏季漁獲物中，魚類優勢種有二長棘犁齒鯛、斑鰶、真鯛、黃斑鰏、及達葉鲹；秋季漁獲物中，魚類優勢種有細紋鲾、印度鰳、短吻鲾、二長棘犁齒鯛、彎棘?；冬季漁獲物中，魚類優勢種主要有斑鲆sp.（因個體太小，分類特征不明顯，故只鑒定到屬）、緋?、細蛇鯔、六絲鈍尾蝦虎魚、康氏小公魚。

2.魚卵仔稚魚：南海北部海域魚類產卵場分布廣泛，但以近岸海域為主要產卵場所，重要魚類產卵場包括珠江口-大亞灣水域產卵場、粵西雷州半島-海陵島水域產卵場和北部灣近岸水域產卵場。D 核電廠位于北部灣近岸產卵場鄰近水域。北部灣北部海域產卵場主要產卵種類有藍圓鲹、二長棘鯛、金線魚、緋鯉、白姑魚、鯛類和鯧類等。

2.5 小結

我國典型核電廠附近海域的魚類以近岸性類型為主，大致可分為以下3 種生態類型：

1.近岸性類型：中小型魚類基本屬于該類型，種類多，分布廣、數量大，一年四季均有分布，如石首魚科棘頭梅童魚、鳀科的小公魚、舌鰨類、蝦虎魚科、鲉、鯔、鲾等，其特點是適應性和生命力強，繁殖和生長快，生命周期短，資源易于恢復。此外，鲆鰈類也多分布于近岸。

2.河口性類型：既有大型魚類，也有中小型魚蝦類，主要有鳀科的鳳鱭、鮨科的中國花鱸、鯔科的鮻等，其特點是分布廣、生長快，其中一些是增養殖的種類，也是捕撈對象。

3.洄游性類型：包括底層性魚類和中上層魚類，多數為經濟種，底層魚類主要有：石首魚科的小黃魚、大黃魚、白姑魚，鯛科的二長棘犁齒鯛等；中上層魚類包括鳀科的鳀、赤鼻棱鳀，鯡科的斑鰶，鯖科的藍點馬鮫等。

3 結論與展望

基于對核電廠冷卻水取水魚類影響事件的分析總結，以及對國內典型核電廠取水周圍海域的魚類資源調查分析。得出以下主要結論，并結合核電取水海生物防治前沿技術給出適當的魚類防控措施建議：

1.核電廠應每年對取水口周圍海域的魚類進行了調查，形成魚類調查數據庫，識別重點防范魚類，并針對重點防范魚類制定風險月歷，將對核電廠的取水安全防控措施產生重要的指導意義。

2.核電廠取水設計方面可以針對重點魚類的防范和保護進行魚類回流通道或魚類回流系統設計等。

3.核電廠也可采用驅離技術進行核電取水魚類防治，針對重點防范魚類，開展電驅離技術、聲驅離技術、光驅離技術、氣泡幕技術等將魚類驅趕至遠離核電取水口位置。