核电厂冷源草苔虫污损风险分析及综合防控实践

摘要：滨海核电厂采用海水作为冷却介质，海洋污损生物的附着会影响冷源取水安全，本文以滨海某核电厂取水系统草苔虫发现事件为背景，分析了草苔虫的生物学特性及其对核电厂冷源安全构成的潜在威胁。系统总结了物理清理、化学加药等多种应对方法的有效性，并结合滨海某核电厂的现场实践效果进行说明，为同类型滨海电厂提供了可借鉴的工程实践经验。

关键词：核电厂；冷源安全；草苔虫；氯锭消杀；污损生物防控实践；

Abstract: Coastal nuclear power plants use seawater as a cooling medium, and the attachment of marine fouling organisms can affect the safety of the cooling water intake. Based on the discovery of Bryozoa in the water intake system of a coastal nuclear power plant, this paper analyzes the biological characteristics of Bryozoa and their potential threats to the cooling source safety of nuclear power plants. It systematically summarizes the effectiveness of various countermeasures such as physical cleaning and chemical dosing, and illustrates their practical application effects based on the on-site practices of the coastal nuclear power plant, providing valuable engineering experience for similar coastal power plants.

Keywords: Nuclear power plant; Cooling source safety; Bryozoa; Chlorine tablet disinfection; Fouling organism prevention and control practices

0引言

核电厂冷源安全是保障核安全与机组可用性的关键前提。海洋生物污损，例如草苔虫等附着型生物的暴发，可能堵塞取水格栅、滤网甚至冷凝器管道，导致机组降功率运行甚至非计划停堆，构成重大经济与安全风险。

2025年8月，某滨海核电厂在例行巡检中发现细格栅垃圾耙斗上存在草苔虫，随后在取水明渠护岸也确认了其附着生长。尽管本次事件未对系统压差造成实质性影响，但鉴于该电厂自2021年以来已多次记录到草苔虫出现，且国内外机组曾因草苔虫问题导致机组功率下降和停机检修，因此，系统性地分析草苔虫的风险并总结防控实践，具有重要的工程现实意义。

本文旨在结合该电厂的防控实践，对草苔虫生理特征及对电厂的风险进行综述分析，梳理现有防控措施，为后续构建长效的综合防控体系，提升电厂冷源安全的韧性提供参考。

1. 草苔虫特性分析与风险识别

1.1 生物学特性与污损机理

根据该电厂25年8月份的海生物样本分析，样品为苔藓动物门生物草苔虫，从形态上看，该种类和该厂2024年11月采集的草苔虫应为同一种类，较大可能为多室草苔虫，或者陀螺葡萄苔虫等种类。

苔藓虫类是水生无脊椎动物，在淡水和盐水中均可以生存。苔藓动物是群体生物，组成群体的各个成员不能不能独立生存，群体作为一生存个体，既有单体动物的特点，又有群体动物所共有的个体特点。污损苔虫既有能在表面积宽阔的人工水下物体如船舰底部、浮标等体表和其他污损生物体表大量附着的属种，又有能在表面积狭窄的人工水下物体如各种类型的养殖笼网和定置渔网网衣上附着的属种[1]1。草苔虫扩散能力强，其幼虫自由游动时间仅1-2小时，自身扩散能力有限，但可依靠船只等载体实现远距离传播。其休眠芽尺寸微小，极易穿透前端过滤设施，进入系统内部附着生长。

陀螺葡萄苔虫是一种群体直立，柔软的具有未钙化纤维骨骼的苔藓虫，生活状态下呈现蓝色或蓝白色，群体可达1米至2.4米。具有匍匐枝的分枝。是一种常见的分布广泛的污损生物，附着一般发生在夏季[1]403。多室草苔虫为直立生长，幼小群体分枝排列成扇形，老成群体呈树丛状，颜色为红棕色或紫褐色，偶尔黑褐色；系环热带广布种，广泛地分布于世界各地的中低纬海域。多室草苔虫经常附着于船底、浮标、石油平台等人造水下设施以及养殖网箱、定置渔网等水产养殖设施上[1]467。

2.2 风险影响

草苔虫生命力强，容易附着生长，若有大量草苔虫堵塞细格栅、旋转滤网，导致取水流量下降，系统压差升高。其幼虫或休眠芽穿透前端防线，在冷凝器钛管等关键设备内部附着，显著降低传热效率，影响核电稳定运行。还可与贝类、藻类共同形成复合污损，影响冷源系统设施设备。

该电厂在2021年8月、2024年11月、2025年4月均发现草苔虫；自然资源部南海生态中心2021年12月至2023年2月在该核电厂开展的污损生物挂板实验共发现4种不同的草苔虫，说明草苔虫是该电厂取水区域内常年生长的污损生物之一。

在国外其他电厂中，草苔虫造成实际影响的典型案例如下：

英国欣克利角核电站草苔虫幼虫大量随水流进入系统设备，部分幼虫进入冷凝器钛管内部附着，导致传热效率下降，机组真空度恶化，被迫降低发电功率。电厂采取升级防污系统，包括强化次氯酸钠（电解海水制氯）注入、优化滤网设计和增加自动清洗频率应对。

美国佛罗里达州火电厂电厂冷凝器管道因草苔虫附着，传热效率下降40%，机组出力减少15%；旋转滤网被草苔虫群体完全覆盖，需每日进行高压水枪清洗。电厂采用“冲击式加氯”策略（间歇性高剂量投加）结合非氧化性杀菌剂（如季铵盐）应对。

这些案例表明，草苔虫营附着生活，分布广泛，可对滨海电厂的可靠性与经济性产生持续性威胁，需结合实时监测、物理清理、化学处理等策略进行综合防控。

3. 现有防控措施

去除和临时控制苔藓虫类需要考虑许多因素，包括水源类型、接近污染表面、物种及其来源。较小网目尺寸的滤网可以作为第一道防线，防止成体草苔虫进入取水构筑物，但很难阻止微小幼虫进入，微小的幼虫可以透过兜网在冷却系统中居留和生长。目前对于污损生物的防除措施主要分为物理排除法、化学处理法等。

3.1 物理排除法

物理排除法是指通过力、声、光、热等媒介，将外力直接作用于附着体表面，以刮擦、冲击等方式清除草苔虫等生物污损，是目前最常见的方法，具有操作简单、针对性强的特点。缺点是耗费较大人力物力，属于污损发生之后的应对措施，难以起到预防作用。

最常见的物理排除法是机械清除法；例如使用间歇或连续运行的海绵橡胶球擦拭表面进行清洗或者用高压水射流进行清洗。随着自动化技术的发展，遥控无人潜水器搭载清刷装置或空化射流技术已应用于船体及水下结构的在线清洗，提高了经济性和便捷性，是未来物理清洗的重要发展方向。

3.2 化学处理法

化学法主要通过使用化学物质来杀死或抑制草苔虫的附着与生长，可分为直接加入法和防污涂料法。

直接加入法指的是向海水中直接加入具有防污性能的化学试剂；氧化性杀生物剂广泛运用于冷却水处理，其中氯是使用最广泛的。

传统的防污涂料法将具有防污效果的涂料喷涂在隧洞等表面，利用涂料中逐渐释放出的毒性物质将污损生物灭杀或抑制其附着生长，是目前应用最为广泛、研究最多的化学防污法之一[2]。

3.3 水流速度控制

取水的速度及其流经底物的特性可以决定生物附着的类型和范围。在高速时，水的剪切应力往往超过污损生物锚定到底物的强度。较高的速度可以减少幼虫与底物的接触时间，降低幼虫的附着率。

4. 电厂防控实践

从草苔虫历史出现情况以及污损生物挂板实验情况方面分析，草苔虫是该滨海核电厂取水区域内常年生长的污损生物之一。取水明渠等偏后端大草苔虫可能为休眠芽或幼体状态进入后附着在明渠护岸等地方生长，遇水流冲击或高温天气断裂脱落后进入细格栅。

细格栅处草苔虫群体的尺寸较大，基本不可能由外海生长后大批量穿过前端几道拦截兜网进入泵房，且各兜网尾兜清理未发现拦截大量草苔虫，因此，判断草苔虫较是在取水明渠等水域生长后脱落进入细格栅被耙斗打捞。

4.1日常清理检查

该电厂每月在前池定期进行巡检并清理草苔虫，草苔虫数量多时增加巡检清理频次，可每日安排清理。在低潮位期间利用船只在前池护岸边缘巡检，使用钩子或者抄网等工具进行清理打捞，现场工作期间若发现草苔虫时同步进行清理。开展草苔虫水下检查，安排潜水员进行潜水，发现草苔虫在水下0-3米之间生长不多，大多数集中在3米以下较大规模生长。

在耙斗耙出草苔虫较多时，增加手动启动耙斗次数，并对细格栅进行清理。电厂在清污机耙斗的靶齿板正下方增加弯钩装置，在清污机运行时能利用尖锐的弯钩清理掉缠绕在细格栅上面的塑料袋，编织带，水藻等丝状垃圾。

图1 耙斗靶齿板正下方弯钩装置

后端机组取水进行了加药处理（化学处理法），抑制草苔虫的生长，降低在设备内附着生长的风险；后端流速较快并配置了反冲洗排污（物理排除法）。大修检查鼓网、细格栅底部发现主要污损海生物为贝类，未发现过草苔虫。

4.2氯锭消杀试验

在2021年，该电厂进行了氯锭消杀草苔虫试验，通过对抑制剂（氯锭）投放前后陀螺葡萄苔虫的对比，氯锭消杀试验评估抑制剂对取水口内部海生物防控的效果。

试验中的抑制剂投放根据陀螺葡萄苔虫生长情况进行了5次，每次氯锭投放前进行了采样工作。第一次样品采集时间为2021年8月26日。第二次样品采集时间为2021年9月2日，第三次样品采集时间为2021年9月8日，第四次样品采集时间为2021年9月17日，第五次样品采集时间为2021年9月26日，抑制剂投放日期与采样日期相同，每次投放抑制剂0.075吨，合计0.375吨，投放位点与采样位点相同。

采集带回实验室分析的苔藓虫经鉴定后为陀螺葡萄苔虫，群体直立生长，个员呈管状，个虫饱满，摆列紧密，且为多毛类、双壳类及端足类等多种生物提供了良好的栖息环境（见图2）。

图2 氯锭投放前陀螺葡萄苔虫生态

2021年09月02日，采集了第一次抑制剂投放后的样品，个虫饱满，部分个虫有脱落现象。

2021年09月08日，采集了第二次抑制剂投放后的样品，个虫存在脱落现象，部分脱落不明显，部分脱落较为明显。

2021年09月17日采集了第三次抑制剂投放后的样品，个虫脱落现象明显，但有部分个虫较上次相比排列紧密，这可能与采样的偶然性有关，但整体而言个虫脱落的陀螺葡萄苔虫群体更多。

图3 氯锭投放后（9月17日）陀螺葡萄苔虫群体个虫脱落后形态

2021年09月26日，采样位点处未发现陀螺葡萄苔虫，因此9月26日及之后再未进行抑制剂投放后的调查。

通过氯锭投放前后对比，验证了氯锭对陀螺葡萄苔虫有一定的抑制效果。

5. 结论

草苔虫作为滨海电厂的典型污损生物，其强附着性、广分布性及高扩散能力，易引发取水系统堵塞、关键设备传热效率下降等问题，直接威胁机组运行安全与经济性。当前物理排除与化学处理相结合的综合防控路径，已被实践验证为应对草苔虫污损的有效手段。

某滨海核电厂通过前端常态化巡检清理、水下精准排查、运行工况优化筑牢物理防线，搭配后端化学加药抑制及针对性氯锭消杀试验验证，构建了“预防-拦截-治理”的防控体系，成功将草苔虫污损风险控制在安全阈值内。该滨海核电厂的防控实践经验，可为行业内污损生物风险管控与构建长效的综合防控体系提供科学参考和实践范本。

参考文献

[1] 刘锡兴，尹学明，马江虎.中国海洋污损苔虫生物学[M].北京：科学出版社，2021：1

[2] 代丽,赵仝,智一凡,等.核电厂典型污损生物生长特征及防除手段概述[C]//中国核学会.中国核科学技术进展报告（第七卷）——中国核学会2021年学术年会论文集第10册（核安全分卷、核安保分卷、核环保分卷）.中国核电工程有限公司;,2021:188-193.DOI:10.26914/c.cnkihy.2021.066918.