2025年11月14日，中国核电工程有限公司首席专家、北京核工程院副总工程师白玮在深圳核博会核电厂冷源安全论坛发表《核电厂冷却水暗取暗排流场特征与研究进展》主旨报告。
本次报告围绕核电厂冷却水暗取暗排的流场特征与研究进展，说明暗取暗排在冷源安全、环保约束和厂址条件变化下的重要性。报告重点比较了蘑菇头取水、喇叭口取水、桥墩式取水等形式，并提出暗取取水防堵与生态友好型暗排的关键设计原则。结论认为，暗取暗排可为核电厂取排水布置提供初步规划参考，但实际工程仍需结合潮流、水深、结构参数和生态保护目标开展细化研究。
关键点
1. 授课专家介绍（00:00）
开场介绍白伟副总工的职务与经历，包括中国核电工程有限公司能源安全技术领域首席专家、北京工程研究设计院副总工，以及相关高校合作导师和教授经历，强调其在水工与系统领域有丰富经验。
2. 报告主题与内容框架（00:59）
报告题目为“核电厂冷却水暗取暗排的流场特征与研究进展”。报告分为工程背景、暗取取水主动防堵先进技术研究、生态融洽型排水以及研究展望四个方面。
3. 暗取暗排面临工程争议与环保压力（02:13）
暗取取水在国内仍存在争议，重点在于是否具备人工清理和主动干预能力。暗排方面，温排水环保要求提高，部分原本采用明排的机组因难以满足四度温升影响面积限制，需要转向远距离暗排等方案。
4. 厂址变化提升暗取暗排价值（03:43）
随着沿海优良厂址减少，近海厂址增多，电厂距离海边十几到二十公里可能成为常态。在二次循环冷却方式下，取水量约为原有直流冷却水量的百分之三到五，暗取方式因此更具应用价值。
5. 已有场址与典型工程案例（04:26）
暗取主要分布在杭州湾地区，暗排则与水深条件及周边生态保护要求密切相关。报告举例说明徐圩项目采用二次循环取水，电厂距海边约十九公里，海中还有约七公里取水距离，因此直流取排水不经济，转而采用冷却塔系统、单点取水和三点排水布置。
6. 暗取取水研究的背景与运行经验（05:50）
岸取取水在国内外并非新事物，海洋取水和河道取水中均有应用。早期秦山、方家山等项目因海洋条件较好、海生物较少，运行条件较好；但近年部分相近区域出现水母事件，显示冷源安全仍需关注。
7. 蘑菇头取水的流场与卷吸特征（07:01）
研究以不同水深和取水流速为条件，分析单点和多点蘑菇头取水的影响。结果显示，蘑菇头取水对表层水或上层水影响较小，同层水约占进水量百分之五十以上；其周缘均衡进流特征适合来流流速和流向不固定的开阔水域。
8. 卷吸规律受多因素综合影响（08:50）
当蘑菇头取水流量一定时，卷吸率与环境流速、取水流速、蘑菇头尺寸等因素相关，并不简单遵循单调增加或单调减少规律。报告指出本次研究更偏广谱性和探索性，工程应用仍需开展针对性研究。
9. 不同取水形式比较（09:28）
对多点蘑菇头、喇叭口和桥墩式取水进行综合比较后，报告认为开阔海域中蘑菇头水平进流方式对表层漂浮物的卷吸效应明显弱于其他进流方式，取水影响高度也更小，因此更有利于防堵塞。
10. 暗取蘑菇头取水设计原则（09:59）
报告提出暗取蘑菇头取水的关键原则：宜采用多点或单点蘑菇头周缘水平进流方式，尽量减小垂向入流；取水流速宜不超过环境流速，并尽量不超过约零点三米每秒；多点取水需控制蘑菇头间距和数量，单根母管上的蘑菇头数量不宜超过八个，以减少取水不均匀性。
11. 取水防护与辅助措施（11:08）
蘑菇头取水还需考虑上部淹没条件和下部保护条件，可结合防护网、气泡幕、水下射流等技术。徐圩项目利用防船网和防撞网设置较细防护网，并通过较低过流速度降低拥堵风险。
12. 生态友好型排水的需求（11:39）
暗排在国内已有较多应用，部分原因是海域水深条件较好，蘑菇头排水天然具备扩散优势。随着温排水影响控制趋严，许多原本采用明取明排的电厂转向明取暗排。
13. 温排水排放方式与控制指标（12:09）
核电温排水排放主要包括表层排放和深层分散式蘑菇头排放。主要控制指标包括排放口温度限值、高温升限值、急性热扩散区以及慢性热扩散区。
14. 暗排研究的实验条件（12:55）
排水研究设定单机组流量约七十立方米每秒，排水母管按六米控制，窗口高度约二点五米，窗口下沿距海床约一点五米；水深条件从五米到二十米，环境流速控制在零点一到零点六米每秒。
15. 生态友好型排水定义与判断特征（13:34）
报告将生态友好型排水定义为兼顾电厂取排水安全、经济运行、水环境和水生物保护要求的排水布置及形式。判断特征包括四度温升影响面积足够小、满足节约用海要求、多个蘑菇头四度温升包络体不叠加，并尽量避免三度温升触底或影响需要保护的表层水生生物。
16. 研究成果应用与后续方向（15:04）
现有研究重点关注蘑菇头结构参数、个数、间距、大小和流场特征，可为核电厂取排水口布置提供初步规划参考。后续仍需进一步研究潮流、累积旋转流、沿程水头损失、水流不均匀性以及低温升区影响等工程问题。
时间线
00:00 - 主持人介绍授课专家白伟的职务、经历和专业背景，并邀请其开始授课。
00:59 - 报告人说明交流主题为核电厂冷却水暗取暗排的流场特征与研究进展，并给出四部分报告框架。
02:13 - 报告进入工程背景部分，阐述暗取取水的争议、暗排面临的环保要求，以及温排水控制对工程方案的影响。
03:43 - 进一步说明厂址条件变化和近海厂址增加，使二次循环冷却和暗取方式的工程价值上升，并介绍现有暗取暗排场址分布和典型项目。
05:50 - 报告转入暗取取水主动防堵研究，回顾国内外岸取取水经验，并结合水母事件引出冷源安全问题。
07:01 - 报告介绍暗取蘑菇头取水的实验设定、流场特征、卷吸规律以及与其他取水形式的比较。
09:59 - 报告总结暗取蘑菇头取水的关键设计原则，包括进流方式、流速控制、头部间距、数量限制和防护措施。
11:39 - 报告转入环境友好型排水部分，说明暗排应用背景、排放方式和温排水控制指标。
12:55 - 报告介绍排水研究的计算与实验条件，包括流量、排放口结构、水深和环境流速设定。
13:34 - 报告提出生态友好型排水的定义和评价思路，强调四度温升面积、节约用海、温升包络体叠加和生物保护等因素。
15:04 - 报告进入研究展望，说明现有成果可用于初步规划，但实际工程仍需开展潮流、水头损失、低温升区影响等进一步研究。
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白玮：核电厂冷却水暗取暗排技术应用增多，流场特征与生态控制成为研究重点
在题为“核电厂冷却水暗取暗排的流场特征与研究进展”的讲座中，中国核电工程有限公司能源安全技术领域首席专家、北京工程研究设计院副总工程师白玮围绕核电厂冷却水暗取暗排技术的工程背景、暗取取水主动防堵先进技术、生态友好型暗排与温排水控制以及后续研究方向进行了系统交流。
白玮介绍，暗取暗排属于核电厂冷却水系统中相对小众但日益重要的领域。我国多数核电厂过去以明取、明排为主，近年来随着厂址条件变化和环保要求提升，暗排以及暗取暗排的应用逐渐增多。暗取暗排更有利于实现多点取水，但对流场、水深和当地水动力条件提出了更高要求。
在暗取方面，业内仍存在一定争议。国内火电与核电领域专家对暗取是否具备人工清理和主动干预能力仍有不同看法。白玮指出，暗取的适用性取决于海域条件、漂浮物风险、海生物影响以及防堵能力，相关研究应重点明确适用场景、控制参数和主动防堵措施。
环保约束是暗排兴起的重要驱动因素。当前温排水控制要求趋严，环保要求关注四度温升影响面积，例如单机组影响面积不超过三平方公里。随着多机组排水叠加，传统明排方式在部分厂址难以满足要求，一些厂址即使已完成明排方案，也因后续机组温排水不达标而改为远距离深水暗排。
同时，沿海优质厂址逐渐减少，近海厂址成为新的发展方向。部分近海厂址距离海岸十几至二十公里，直流冷却取排水经济性下降。相比之下，二次循环冷却取水量仅为原直流冷却的约3%至5%，使暗取更具应用价值。杭州湾地区暗取应用较多，与当地水深、水动力和工程经济性有关；徐圩项目采用二次循环冷却，电厂距海岸约19公里，海上取排水距离较长，采用单点取水与多点排水布置；金七门、三门等杭州湾地区项目则采用直流冷却和暗取方式，每台机组配置独立取水管线。
针对暗取取水主动防堵技术，白玮指出，岸取或暗取并非新技术，在海洋取水和河道取水中已有较多应用。秦山、方家山等早期核电项目已采用岸取方式，但当时冷源安全理念尚不突出。优良海洋条件、较深水深和较少海生物有利于岸取长期稳定运行。近年来，水母等海生物入侵事件对核电取水安全造成威胁，不同海域海生物量差异显著，部分厂址打捞量可达到每天几十吨至上百吨，暗取方案因此必须重点研究漂浮物、底栖生物、表层生物与取水口堵塞风险。
在研究设定上，相关工作考虑了8米、10米、15米等不同水深条件，重点分析单点蘑菇头取水与多点取水条件下的流速控制，并关注取水流速、环境流速、蘑菇头尺寸、水深和取水结构对卷吸效应的影响。研究表明，蘑菇头取水对表层水或上层水影响较小，有利于减少表层漂浮物卷吸；同层水进水量占比通常超过50%，有助于避开表层漂浮物和底层生物；其周缘均衡进流特征适用于流速、流向不稳定的开阔海域。海洋往复流和潮汐流会导致进流不均匀，但在一定程度上有利于堵塞后的自然分流。
对于卷吸效应，白玮表示，取水卷吸率与环境流速、取水流速、蘑菇头尺寸和水深等因素综合相关。取水流速相对环境流速增加或减少时，卷吸率并不呈简单单调变化。水流既存在带动作用，也存在卷吸作用，规律较为复杂，需要通过工程专项研究进一步验证。
不同取水形式比较显示，蘑菇头水平进流方式对表层漂浮物卷吸明显弱于喇叭口和桥墩式取水，其影响高度较小，对防堵塞更加有利。多点蘑菇头取水可降低局部影响，但数量过多会导致阻力增加和进流不均。基于此，暗取设计宜采用多点或多组蘑菇头周缘水平进流，尽量减少垂向入流；取水设计流速宜控制在较低水平，一般不宜超过约0.3米每秒；多点取水蘑菇头之间应保持合理间距，减少相互干扰并便于施工；单根母管上的蘑菇头数量不宜超过8个，以避免取水流量分配不均；蘑菇头上部需满足淹没条件，下部需满足保护条件。工程中还可结合防护网、气泡幕、水下射流等措施提升主动防堵能力。徐圩项目中，防船网或防撞网结合较细防护网的布设，可在较低过流速度下借助海洋流场自清洁作用降低堵塞风险，但防护措施仍需与取水口流场、海生物特征和运维条件综合匹配。
在生态友好型暗排与温排水控制方面，白玮表示，暗排在国内核电项目中应用逐渐增多。深水排放具备较好的初始稀释和扩散条件，环保政策对温排水影响面积控制更加严格，推动了明取暗排方案发展。核电厂主要排水方式包括表层排放和深层排放，前者主要为明渠、港池等方式，后者主要采用分散式蘑菇头排放。深层分散排放能够增强温排水初始稀释能力，降低高温升区影响。
温排水控制指标主要包括排放口温度限值、高温升区域控制、急性热扩散区控制和慢性热扩散区控制。其中，急性热扩散区主要对应刚排放后的高温升影响范围，慢性热扩散区主要对应较低温升但范围更大的长期生态影响。相关暗排研究以单机组排水流量约70立方米每秒为基础，可覆盖国内典型核电需求；排水母管和排放窗口尺寸按直流冷却排水条件设定；排放口出流速度考虑约0.3至2米每秒范围，环境水深考虑5至20米范围，环境流速考虑0.1至0.6米每秒范围。
白玮指出，生态友好型排水应兼顾电厂取排水安全、经济运行、水环境保护和水生物保护要求，通过合理排水布置和结构形式降低温排水生态影响，以满足环保要求和最佳排水实践为基本目标。其判断标准包括：四度温升影响面积应足够小并满足国家规定要求；在满足基本环保要求基础上，应尽可能符合节约用海和较高环境友好要求；多个蘑菇头排放形成的四度温升包络体不宜叠加，避免形成连续热屏障；四度温升影响形态应尽量均衡，避免过于瘦长或纵横比失衡；三度温升区域应尽量不触底，以保护底栖生物；对明确需要保护的浮游植物和浮游动物，三度温升应尽量不影响水体表层。
在蘑菇头暗排布置上，排放口数量、间距和尺寸需结合温升面积、初始稀释能力和生态保护目标确定。水深条件会直接影响温排水扩散形态和底层生态风险，排放流速和环境流速则共同决定温排水稀释、扩散以及包络体叠加情况。
讲座总结认为，暗取方面，蘑菇头水平取水方式对表层漂浮物卷吸较弱，适合用于防漂浮物、防堵塞设计；同层取水占比较高，使暗取在避开表层和底层风险方面具有优势；多点取水有利于降低局部影响，但需控制数量、间距和流量分配。暗取设计不能仅依赖经验判断，应结合模型试验、数值模拟和厂址专项研究。
暗排方面，深层分散式蘑菇头排放有利于提高温排水初始稀释能力，可有效应对更严格的四度温升影响面积控制要求。生态友好型暗排需同时考虑高温升区、低温升区、底栖生物和表层浮游生物影响。多点排水扩散快，有利于高温升控制，但也可能扩大低温升影响区。
白玮表示，相关研究成果可为核电厂取水口和排水口布置提供初步规划参考，在初可研和可研阶段可用于快速判断暗取暗排方案的可行性；进入工程设计阶段后，仍需结合具体厂址开展精细化流场、温排水和生态影响研究。
面向后续研究，白玮提出，实际工程中的潮流、往复流、旋转流等复杂潮流特征仍需深化研究，管道沿程水头损失和多点取排水流量不均匀性需进一步量化，取排水口结构对局部低温升区和大范围温升分布的影响仍需评估。在生态问题上，除四度温升区外，一度温升区、0.5度温升区等低温升影响范围正受到更多关注。多点排水对高温升控制有利，但对低温升扩散范围可能不利，未来需寻找高温升快速稀释与低温升范围控制之间的平衡方案。
在工程管理与审批方面，暗取暗排方案需更好满足国家和地方生态环境主管部门要求，设计应兼顾安全性、经济性、环保性和可运维性，并逐步形成可被工程和监管共同接受的技术评价体系与设计准则。
