滨海核电取水工程鱼类回收遣返技术调研及分析

曹冉冉

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

为应对全球气候变暖，减少碳排放已成为世界各国的共识。核能发电几乎不产生二氧化碳等温室气体，具有清洁低碳优势。因此，核电将在实现碳中和过程中发挥重要作用。截至2022 年12 月，中国在运核电机组数量仅次于美国和法国，位居世界第三位，是名副其实的世界核电大国。核电机组的安全稳定运行是其发展的根本。但是，近年来，我国滨海核电厂冷却水取水堵塞事件时有发生，这可能会导致核电机组降功率乃至停堆，严重时甚至可能会对最终热阱的可用性构成威胁，因此核电取水堵塞事件引起了政府监管部门、核电运营方和相关从业人员的高度关注。

另外，核电取水可能在一定程度上会造成鱼类等海洋生物的损失[1]。国家对海洋生态环境保护越来越重视，因此对核电取水的环境友好性提出了更高的要求。2019 年生态环境部颁布了《核动力厂取排水环境影响评价指南》（HJ 1037-2019），对核电取水的生态影响提出了明确的要求，在选址、建造、设计阶段，取水设施应考虑构建鱼类回流通道等；在运行阶段，需开展长期的取水卷塞和卷载影响调查，包括取水运行后局部海域鱼类死亡量等，并根据调查结果提出相应的补救方案或改进措施。鱼类是海洋生物中非常重要的存在，在海洋生态系统中具有调控作用。鱼类对核电取水的潜在负面影响以及核电取水对鱼类的影响均不容忽视，急需有关工程技术提高核电取水的安全性和环境友好性。

为了降低取水和鱼类的相互影响而采取的措施即是鱼类回收遣返技术，研究围绕国内外火/核电厂鱼类回收遣返技术研究现状、工程应用情况及可能存在问题等开展调研分析，并且还调研了其他水利水电工程中鱼类收集和保护技术，如鱼道工程、集诱鱼技术等。基于以上调研结果，为我国核电取水系统鱼类回收遣返技术的研发，且为进一步响应和落实核电取水最佳实践技术提供支撑。

1 鱼类回收遣返技术现状

目前，在我国，滨海核电取水对鱼类等水生生物及生态环境的影响正在逐步受到重视，但是在取水口的设计或海水过滤系统的设计中均缺乏对鱼类资源保护的相关考虑或措施。在国外部分核电厂中，鱼类回收遣返技术有一定的应用，主要以被动型技术为主。在内陆河流的水利工程中，主要应用的是主动型技术。下文将“鱼类回收遣返技术”分为“被动型鱼类回收遣返技术”及“主动型鱼类回收遣返技术”进行其技术特点、技术构成及其应用情况的阐述。

1.1 被动型鱼类回收遣返技术

目前，国外部分核电厂滤网卷塞的鱼类等海洋生物主要进行被动收集，美国、英国及加拿大的多个电厂应用了鱼类回收遣返技术，部分核电厂采用鱼类回收遣返技术后，对减小核电取水卷塞、恢复鱼类资源具有一定的促进作用。

1.1.1 鱼类回流系统

目前较为主流的鱼类回流系统是通过改造目前的旋转滤网等拦污设施实现，如改造后的滤网与传统滤网相比，主要区别在于可对拦截的海生物和杂物进行收集，主要是通过高低压结合的清洗系统将取水系统中过滤网上拦截的鱼类反冲洗回集鱼槽等收集鱼类的系统中，进而将鱼类等海生物运送回原水体中。鱼类回流系统低压清洗将过滤网上卷载的鱼类等水生生物送至由管道构建的鱼类回流系统，高压清洗将黏附于过滤网上的残渣、碎片等送回水体或收集后异地处置。

美国采用鱼类回流系统的核电厂有：Pilgrim核电厂、Millstone 核电厂、Indian Point 核电厂、Oyster Creek 核电厂、Salem 核电厂、Calvert Cliffs 核电厂、Surry 核电厂、Brunswick 核电厂、South Texas Project 核电厂。各电厂采用的鱼类回流系统原理一致，均采用反冲洗装置将过滤网面上卷载的鱼类等生物洗脱至鱼类回流系统，通过管道、明渠、槽室结构将鱼类收集暂存或直接输送返回至海域或指定区域。

德国西门子公司研发了以双进单出带形滤网为基础的鱼类回流系统，该滤网水流从两侧流入，经过筛网后从下游滤网流出，移动条形带将粘在筛网的杂物向上携带至上部，经过反向冲洗，杂物和海生物被冲刷进入中间的收集斗或者生物庇护区中，再将杂物和鱼类通过升降机提升到指定夹板水位时，先采用低压反向水流将鱼类反冲释放至指定水槽，然后继续提升将杂物用高压反冲至斗内。

英国部分地区要求电厂取水过程中对鳗鱼进行保护，因此大多数核电厂安装了改进的鼓型滤网或板框滤网，并且为了提升卷塞鱼类的存活率，改进鼓网的鱼类收集装置的材质主要考虑生物友好型材料[2]。

1.1.2 鱼类逃逸通道

鱼类逃逸通道是指在取水设施前端或某处设置一定宽度的通道，使得鱼类在进入陆域过滤系统前有一定逃逸途径。如美国Diablo Canyon 核电厂在取水设施前端设置了2.7m 宽格栅湾提供取水卷塞鱼类逃逸，该电厂取水运行对鱼类影响小；美国Pilgrim 核电厂在取水设施前端设置了撇渣墙用以去除漂浮物，撇渣墙处以及取水结构每个端处均设置了6-12 个孔径为0.25m的圆形开口以供鱼类通过该孔逃离取水系统，管道中存在一定流速，约为0.046m/s，运行观测结果表明，该装置是有效的。

1.1.3 改进型雷氏滤网

美国部分核电厂推行使用改进型雷氏滤网，其通常安装在粗细细格栅之后。其包括一系列连续旋转面板，当每个面板旋转出取水时，卷塞的鱼被保留在面板底部充水的篮中，并在通过轴时，使用设备背面的低压喷头将鱼冲出进入光滑网格，使鱼进入鱼回流管道，而后使用设备前面的两个高压喷头去除碎片。鱼回流通道是直径为30cm 管道，鱼通过回流管道或排放渠排放到海洋或河流中。

Indian Point 核电厂、Surry 核电厂、Salem 核电厂和Pilgrim 核电厂采用了该滤网。采用后取水监测结果表明，Surry 核电厂取水运行对环境影响小；在Salem核电厂，改进型雷氏滤网的采用使得滤网拦截到的约94%的卷塞鱼类在返回至詹姆士河后可以存活。

1.2 主动型鱼类回收遣返技术

主动型鱼类回收遣返技术主要是目前河道中采用的过鱼设施，过鱼设施主要包括鱼道、升鱼机、鱼闸等。研究主要集中于水利工程中低水头差的鱼道类过鱼设施。鱼道是鱼类能通过水利枢纽等溯河障碍物的重要通路，作为一种重要的生态保护工程，对保护鱼类资源、恢复河流生态系统功能具有重要意义。

1.2.1 鱼道的类型和特点

鱼道按其结构型式及水力特征可分为近自然型鱼道（仿自然鱼道）、槽式鱼道（包括简单槽式鱼道和丹尼尔式鱼道）、隔板式鱼道（包括溢流堰式、淹没孔式、竖缝式和组合式）等[3]。各种型式的鱼道主要特点如下：

1.近自然型鱼道。近自然型鱼道是目前国际上十分流行的鱼道布置型式，其典型特点是基本没有池室和阻水设施，主要通过缓坡设计，利用漂石与天然河床砂质构建，尽可能接近天然河道的水流流态[4]。其不足是适用水头范围较小，要求有合适的地形。

2.槽式鱼道。前期的槽式鱼道是一条连接上下游的水槽，不设有任何消能设施，此类型鱼道长度大，坡度缓，运用水位差较小，只能用于

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