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取水口的哨兵：冷源堵塞预警与温排水预测的技术链条

中国能源产业发展网发布时间：

2026-10-30 16:50

【中国能源产业发展网】原创【作者】马行川

夏天的一场暴雨过后，沿海某核电厂取水口前的拦污网上挂满了藻类与漂浮物，值班员连着几个小时盯着水位差与滤网压差曲线。冷源一旦取不上水，凝汽器真空就往下掉，机组只能降功率，严重时被迫停堆。

冷源是核电的“热阱”，也是被长期低估的安全环节。压水堆二回路要靠循环水把乏汽冷凝成水，取水量大、连续性强，取水口一旦被海生物、泥沙、海冰或油污堵塞，轻则效率下降，重则触发保护停堆。国内外都曾出现因水母、毛虾、藻类暴发导致的机组降功率事件，冷源问题因此被纳入核安全监管的专项议题。

过去的应对方式是被动拦截：拦污网、旋转滤网、鼓形滤网层层设防，配合人工清污、加药灭杀与季节性预案。这套体系有效，但对突发性暴发往往滞后——海生物随潮流聚集是动态过程，等滤网压差报警，窗口已经很小。

山东的一支高校团队把思路换了个方向。据《大众日报》等媒体报道，鲁东大学依托山东省河口海岸与核环境重点实验室，长期扎根海阳、荣成、莱阳等核电项目一线，研制出被称为“海洋哨兵”的取水口堵塞预警系统。团队的做法是引入数字孪生：把海流、潮汐、风场、海生物习性等多源数据融合，构建取水口海域的精细化水动力预测模型，提前数小时甚至数天模拟泥沙或海生物随流聚集的风险点位与时段。

从“事后拦截”到“事前预判”，改变的是处置的节奏。预警提前给出风险窗口，电厂可以在暴发前调整取水方案、加密清污频次、预留降功率预案，把被动应急变成有计划的调度。团队对成果的评价是，冷源取水口堵塞风险预测与温排水精准预测技术达到国际领先水平，整体达到国际先进水平。

温排水是这条技术链的另一端。核电站取水加热后排放，温升范围过大会影响局部海域生态；反过来，取水口的水温又直接决定凝汽器背压与机组出力。夏季高温叠加低潮位，取水温升受限，机组不得不限负荷，这是沿海核电普遍面临的运行约束。把温排水的影响范围算准，既是环保要求，也是运行经济性要求。

更具挑战的是离海较远的厂址。莱阳核电项目距海约二十公里，采用淡水循环冷却，海水淡化后产生的浓盐水需要排回大海。国际上多数核电项目紧临滨海建设，如此远距离的取排水工程缺乏可借鉴的生态影响评估先例，浓盐水入海是否会在海底形成低氧高盐的“荒漠”，一度是困扰工程界的难题。团队通过大规模数值模拟与物理模型实验，划定盐度升高的影响范围，为这类内陆近海项目的生态评估提供了方法样本。

标准是把个案经验变成行业能力的通道。据报道，该团队以山东半岛为主战场，牵头编制了《滨海核电温排水监测预测技术手册》等六项海洋行业标准，并出版浓海水入海监测预测技术手册，推动我国核电取排水工程从开放海域走向海湾、从滨海走向近海。

工程侧的配合同样关键。取排水口的布置要避让岛礁与岸线敏感区，排水多采用深海远排并通过隧洞输送，以加快稀释扩散；取水头部设置多层拦防，配合气泡幕、拦网与清污机械；循环水泵房的水位、压差、流量测点构成预警的物理基础。模型给出风险，工程给出手段，两者缺一不可。

取排水工程本身也是一套技术体系。取水口多采用喇叭口加拦污栅的水下结构，靠潮流自然引水；排水则通过暗涵或盾构隧洞输送到远离岸线的深水区，出口设置多孔扩散器加速掺混，把温升控制在混合区范围之内。隧洞的埋深、坡度与检修通道要在设计阶段一次算准，投运之后再改造，代价极高。

技术边界也需要说清楚。水动力模型再精细，精度仍取决于观测数据的密度与时效，海底地形、风场、生物量都可能出现偏差；海生物暴发带有随机性，暖冬、赤潮、养殖区变动都会改写规律；多台机组共用取水口时，风险叠加而非简单相加。因此预警系统只能作为决策支持，不能替代冗余设计与应急预案。

工程侧的防线其实相当厚。取水头部通常设置拦污网与格栅，进水间配置旋转滤网或鼓形滤网，网孔从厘米级到毫米级层层收窄；循环水泵前布置二次滤网，防止细小杂物进入凝汽器；部分厂址还设置气泡幕、电解海水防污与加药灭杀系统，抑制海生物在管道内附着。这些手段对付常态污染足够，对付突发暴发则需要预警争取时间。

监测的手段也在升级。水下机器人可以对取水口与隧洞内壁做定期巡检，声呐与多波束测深记录淤积变化，水质在线监测捕捉盐度、浊度与叶绿素异常；把这些数据接入水动力模型，模型的边界条件就不再依赖经验假设。技术路线的关键不是单个设备，而是把观测、模拟与调度指令连成闭环。

监管层面的要求同步趋严。核安全监管部门近年将冷源安全纳入专项检查范围，要求营运单位开展冷源风险评估、识别致灾生物与堵塞工况、配置多层防御并定期演练；设计阶段则要求论证取水构筑物在设计基准工况下的可用性。对运行机组而言，冷源应急预案不再是附属文件，而是需要按季度检验的常规动作。

从更长的时间看，冷源安全正在从“厂址条件”变成“运行能力”。厂址选定后，海域环境仍在变化，水温上升、海洋生态迁移、极端天气频发，都会改变设计时的假设。把监测、预测、调度、应急串成闭环，把海域数据沉淀成长期资产，才谈得上适应。

冷源问题还会反过来影响出力。夏季高水温时段，凝汽器背压升高，汽轮机可用焓降减少，机组不得不在额定功率以下运行；若取水口被堵塞导致循环水量不足，真空进一步恶化，机组只能继续降负荷。对电网而言，这类“高温少发”是可再生能源大发时段里最不希望出现的缺口，调度需要预留备用。把水温与堵塞风险提前预判，等于给调度多了一个可用的输入。

取水口前那道拦污网，看起来只是几排金属栅条。它背后是水动力学、海洋生态、材料防腐与运行调度的叠加。核电的安全性，一部分写在反应堆里，另一部分写在取水口的浪里。

（来源：大众日报·大众新闻、在东港客户端、鲁东大学、生态环境部核与辐射安全中心公开信息）【研究支持机构：《中国工业报社》能源与双碳研究中心 |中国能源产业发展网】

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马行川