魏国良　吕媛娥　谭承军　孙宏图　王一川

(1.环境保护部核与辐射安全中心，北京　100082；2.中广核风力发电有限公司，北京　100070)



核电厂早期选址中公路液氯运输泄漏事故筛选距离初探

魏国良1吕媛娥2谭承军1孙宏图1王一川1

(1.环境保护部核与辐射安全中心，北京100082；2.中广核风力发电有限公司，北京100070)

【摘要】在核电厂早期选址阶段，采用保守的方法确定核电厂附近公路液氯运输泄漏事故的筛选距离具有实际意义。本文以42t液氯全部瞬时泄漏为公路液氯运输最大可信事故源项讨论该议题。

【关键词】核电厂选址，公路液氯运输，最大可信事故，筛选距离

在核电厂早期选址阶段，采用以源、距离和厂址特征为基础的简单确定论法，排除可能产生重大后果的外部人为事件，是厂址筛选的常用方法之一。通常采用这种方法对危险源选择一个筛选距离值，超越该值时，这类源可不予考虑。目前在核电厂早期选址的外部人为事件评价中，通常确定核电厂附近的主要源的潜在危险，并未对每一个源进行评价。公路液氯运输泄漏事故对核电厂可能产生潜在危险的筛选距离目前尚未研究和确定。

1最大可信事故源项

1.1事故假定

公路液氯运输过程中与外部人为事件相关的始发事件有两种：①爆炸；②泄漏。根据相关核安全导则的要求，并考虑最大可信事故后果的包络性，液氯运输最大可信事故取液氯泄漏中毒事故。

1.2源项假定

1.2.1装载量

(1)液氯运输车辆与运输容器

根据《危险货物运输包装通用技术条件》(GB12463-2009)的相关规定，运输爆炸货物的罐式车辆的罐体容积不得超过20m3，运输剧毒危险品的罐式车辆的罐体容积不得超过10m3(除罐式集装箱以外)。

目前液体危险货物运输一般用罐式集装箱代替传统的桶装运输，常用的为1CC型罐式集装箱。根据《系列1集装箱分类尺寸和额定质量》(GB/T1413-2008)的相关要求，系列1集装箱额定质量(总质量)最大值为30.48t。目前常用的化工液体运输半挂车额定载重量一般不超过30t。

(2)道路危险品运输相关规定

根据《汽车运输液体危险货物常压容器(罐体)通用技术条件》(GB18564-2001)的相关要求，碳素钢和不锈耐酸钢罐体最大设计容量为30m3，最大额定容量为28m3。

(3)液氯充装量

安全行业标准《液氯使用安全技术要求》(AQ3014-2008)规定：液氯贮罐贮存量不应超过贮罐容量的80%。《氯气安全规程》(GB11984-2008)对液氯充装的规定如下：①液氯贮罐、计量槽、气化器中液氯充装量不应超过容器容积的80%；②液氯气瓶的充装系数为1.25kg·L-1，不应超装；③汽车罐车充装系数为1.20kg·L-1，不应超装。根据液体危险货物包装相关规定，充装液体危险货物，运输容器应至少留有5%的空隙。

(4)公路液氯运输装载量假定

根据以上(2)和(3)的有关规定，可作如下假定：公路液氯运输最大可信事故保守装载量=罐体或集装箱最大容积(保守取35m3)×液氯充装量百分比(保守取95%)×液氯充装系数(保守取1.25kg·L-1)。计算得出液氯运输装载量最大值为41.6t，取整数42t作为公路液氯运输最大可信事故保守装载量。

1.2.2泄漏模式

黄磊(2005年)总结了液氯运输的6种泄漏模式，分别为：满装情况下的瞬时泄漏；非满装情况下的气相空间小孔连续性泄漏；非满装情况下的气相空间大孔瞬时泄漏；非满装情况下的气相空间有限时间内泄漏；受限非满装情况下的液相空间部分闪蒸；不受限非满装情况下的液相空间部分闪蒸。可保守假定公路液氯运输最大可信事故泄漏模式为满装、不受限、瞬时泄漏。

1.2.3源项

根据以上相关假设，公路液氯运输最大可信事故源项保守取42t液氯全部瞬时泄漏。

2边界条件和大气弥散模式

2.1气象、地形条件

根据HAD101/04附录Ⅲ的相关规定，计算有毒物公路运输泄漏事故的后果时应采用最保守的气象条件，条件如下：①大气稳定度，取改进的帕斯奎尔稳定度F类；②年均风速，取1m·s-1；③风向，由泄漏源指向核电厂主控室。

液氯泄漏源与核电厂主控室之间的地形保守的简化为平坦、开敞假想平板模型。

2.2大气弥散模式

有毒物大气扩散事故后果评价中，常采用如下模式计算有毒物在下风向的最大落地浓度：

(1)

式(1)中：c(x，y，o)为下风向地面(x，y)坐标处的空气中污染物浓度，mg·m-3；(xo，yo，zo)为泄漏源中心坐标；Q为事故期间有毒物的排放量；σx、σy、σz为x、y、z方向的扩散参数，m；常取σx=σy。

3液氯泄漏事故评价接受准则

3.1氯气的暴露危害

人体在有毒气体场中所受的伤害大小取决于气体毒性、浓度、接触时间及个体健康状况等因素。高浓度的有毒气体可在短时间内造成人体的急性中毒；有毒气体浓度较低时，若接触时间较长，可能会造成慢性中毒。表1给出了氯气在空气中不同浓度对人体的危害。

表1　空气中不同浓度氯气对人体的危害

注①：文献[9]给出的浓度范围为3～9；注②：文献[9]给出的浓度为18；注③：文献[9]给出的浓度范围为120～190。

3.2常用的氯气危害浓度阈值

有文献给出了如下的氯气危害浓度指标：①5～10min的致死浓度值为0.09%；②0.5～1h的致死浓度值为0.0035%～0.005%；③0.5～1h的致重病浓度值为0.0014%～0.0021%(约45～67mg·m-3)。

美国工业卫生协会(AIHA)对氯气危害浓度规定了3个浓度水平：①人体处于有毒气体中约1小时除短暂不良健康效应或不当气味之外无其它负面影响的最大浓度为3mg·m-3；②人体处于有毒气体中约1小时不会对身体造成不可恢复之伤害的最大浓度为9mg·m-3；③人体处于有毒气体中约1小时不会产生生命危险的最大浓度为58mg·m-3。《核电厂厂址选择的外部人为事件》(HAD101/04)中假设的氯气的毒性极限为45mg·m-3。

美国核管会(NRC)技术导则《Evaluatingthehabitabilityofanuclearpowerplantcontrolroomduringapostulatedhazardouschemicalrelease》(RG1.78-2001)在评价核电厂主控室可居留性时，提出的氯气毒性极限浓度阈值为30mg·m-3。

比较来看，NRC给出的浓度阈值具有较高的保守性。

3.3氯气危害接受准则

核电厂主控室操纵员对核电厂的安全运行起着重要作用，操纵员暴露于有毒气体的伤害后果更关注其对核电机组的控制能力，应防止核电厂主控室操纵员因急性效应而出现人为操作失误。同时，通过对3.2节给出的常用的氯气危害浓度阈值的比较可知，NRC给出的氯气主控室可居留性毒性极限浓度阈值30mg·m-3相对更为保守。鉴于此，在评价液氯泄漏事故的后果时，采用氯气浓度30mg·m-3作为评价接受准则。

4液氯泄漏事故的危险距离

假设某核电厂周围分布有若干条运输危险化学品的公路，公路上液氯泄漏源与核电厂主控室的最近距离分别为1km、2km、3km、4km、5km。以公路液氯运输最大可信事故源项42t液氯瞬时泄漏和2.1节假设的气象条件为输入条件，以式(1)计算得到液氯泄漏事故导致的在下风向不同距离处的氯气浓度见表2。

由表2可以看出，液氯泄漏事故发生后，泄漏源下风向氯气浓度随距离增加逐渐降低。在距离3km处，氯气浓度与NRCRG1.78-2001给出的氯气主控室可居留性毒性极限浓度阈值基本相当。可以认为，距离超过3km的公路上发生液氯泄漏事故时不会对核电厂主控室的可居留性产生影响，而距离小于3km的公路液氯运输泄漏事故有可能对核电厂主控室操纵员的身体状态产生影响，进而影响核电厂的安全运行。3km可作为核电厂初步选址时对公路液氯运输泄漏事故评价的危险距离筛选值。

表2　液氯泄漏源下风向不同距离处氯气浓度

本研究在源项和环境条件(气象、地形)方面作了一定的保守假设，对于核电厂址的初步筛选是有意义的。对于距离大于筛选距离(3km)的公路，在外部人为事件评价中可不考虑液氯泄漏事故的影响。对于筛选距离(3km)以内的公路，在厂址选定后，需要收集更详细的源项数据和环境特征资料进一步评价液氯运输泄漏事故对核电厂安全的影响。

5与京沪高速淮安段3.29液氯泄漏特大事故的比较

2005年3月29日18时50分，在京沪高速公路淮安段103km处发生的交通事故中，一辆载有液氯的槽罐车与货车相撞，导致液氯泄漏约30t。事故处理时发现实际载有液氯40.44t(超载25.44t)，槽罐残留液氯约10t。该事故造成高速公路旁11个行政村村民的重大伤亡：中毒死亡28人，送医治疗285人，疏散村民15000余人。现场指挥部运用化学灾害事故辅助决策系统，计算出重危区为0.64km2，轻危区为9.8km2，警戒区为15km2。重危区外边界为泄漏源下风向600m，轻危区外边界为泄漏源下风向1800m，在事故点上风向1km和下风向1.5km处设立警戒线。

与以上事故处理设立的警戒范围比较来看，核电厂选址对公路液氯运输泄漏事故确定3km的筛选距离是保守可行的。

6结论

(1)在核电厂厂址早期选择阶段，由于缺乏详细调查资料，采用保守的假设源项、边界条件、泄漏模型、扩散模型初步评价公路液氯运输泄漏事故对核电厂的潜在影响，确定危险距离筛选值具有实际意义。

(2)通过对法规标准的综合比较，液氯公路运输泄漏最大可信事故源项取42t瞬时全部泄漏、以氯气主控室可居留性毒性极限浓度阈值30mg·m-3作为评价液氯泄漏事故对核电厂安全运行是否存在潜在不利影响的接受准则是保守可行的。

(3)3km可作为核电厂早期选址时对公路液氯运输泄漏事故评价的危险距离筛选值。在工程实践中，对于距离小于3km的公路，可根据具体的事故源项和详细的现场环境条件对液氯运输泄漏事故后果作进一步评价。

参考文献：

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[2]GB/T1413-2008，系列1集装箱分类尺寸和额定质量[S].

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[4]AQ3014-2008，液氯使用安全技术要求[S].

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[12]U.S.NRC.RG1.78-2001，Evaluatingthehabitabilityofanuclearpowerplantcontrolroomduringapostulatedhazardouschemicalrelease[S].2001，1-16.

作者简介：魏国良，博士，高级工程师，主要研究方向为环境管理与环境影响评价

通讯作者：王一川，硕士，工程师，主要研究方向为气象学与环境影响评价

中图分类号：X946

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)04-0074-03

The Preliminary Study on the Screening Distance of Liquid Chlorine LeakageAccidentonHighwayintheStageofEarlySitingofNuclearPowerPlant

WEI Guoliang1LV Yuane2SUN Hongtu1SHENG Qing1TENG Keyan1TAN Chengjun1

(1.Nuclear and Radiation Safety Centre，Ministry of Environmental Protection，Beijing 100082，China；2.CGNWindEnergyLimited，Beijing100070)

Abstract：In the stage of early siting of Nuclear Power Plant，it is practical significant to use the conservative method to determine the screening distance of liquid chlorine leakage accident on highway nearby the Nuclear Power Plant.The issue is discussed according to instantaneous leakage of 42t liquid chlorine as source item of maximum credible accident of liquid chlorine transportation on highway.

Keywords：siting of Nuclear Power Plant；liquid chlorine transportation on highway；maximum credible accident；screening distance

项目资助：环保公益性行业科研专项(201509074)；国家科技重大专项(2013ZX06002001)

引用文献格式：魏国良等.核电厂早期选址中公路液氯运输泄漏事故筛选距离初探[J].环境与可持续发展，2016，41(4)：74-76.