来源：核燃料圈
作者：毛继军
美国最大的核电站建在沙漠中，你没听说过吧?
位于亚利桑那的帕洛弗迪核电站（Palo Verde）地处北美最炎热的索诺拉沙漠（The Sonoran Desert）腹地，这是全世界唯一一座远离大容量水体的核电站，其地理位置上的特殊性在全球范围内绝无仅有。
（帕洛弗迪核电站）
事实上，帕洛弗迪不仅是美国最大的核电站，如果以净发电量衡量，它还是美国最大的发电站，其装机容量仅次于华盛顿州的大古力（Grand Coulee）水电站。帕洛弗迪有三台压水堆机组，总装机容量接近400万千万，年发电量占整个亚利桑那州发电量的35%，为亚利桑那以及周边的加州、新墨西哥以及德州的400万人供应电力，包括菲尼克斯、洛杉矶以及圣地亚哥等人口稠密的大都会区。
（帕洛弗迪是美国净发电量最大的发电站）
帕洛弗迪核电站在亚利桑那以及南加州区域电力供应上的重要性不言而喻，但地处沙漠腹地的核电站，反应堆冷却、蒸汽循环、蒸汽冷却三个主要回路以及其它辅助系统所需的大量水资源从何而来呢？核电站作为一种蒸汽循环的热力发电站，其热电转换效率一般只有33%左右，这意味着核裂变反应传递给蒸汽的能量，只有三分之一通过汽轮机做功转化成了电能，其余三分之二的余热则必须通过冷却排出，这一过程需要大量的冷却水，蒸汽冷却所需的冷却水占核电站总用水量的绝对比重，且蒸汽冷却是保障核电在事故情况下排出余热的重要手段。
根据IAEA的统计，目前世界范围内有45%的核电站建在沿海，比如中国、日本、韩国以及英国等国家的核电站全部为沿海核电站，利用海水冷却，另有15%和14%的核电站分别靠内陆湖泊和河流的淡水冷却，剩余26%的核电站则使用冷却塔循环冷却的方式，这其中包括帕洛弗迪核电站，但是美国和法国使用循环冷却的内陆核电站，无一例外都在附近有充足的水源保障核电站冷却的补给供应，帕洛弗迪的特殊性就在于，干旱的沙漠腹地没有任何能够支撑核电站冷却所需要的自然水源。
地处干旱的沙漠之中，帕洛弗迪核电站到底是怎样解决庞大的冷却供水需求的？答案是对周边城市产生的污水进行处理再利用。
具体而言，帕洛弗迪从包括菲尼克斯在内的多个周边城镇购买经一次处理的城市污水，然后再经核电站内部的水回收处理设施进行二次处理后储存在现场的两个蓄水池中，给三台机组的冷却塔进行补水，这两个蓄水池容量总计400多万立方，大约能够维持核电站运行两周。
帕洛弗迪核电站每年的总用水量大约为9000万立方，每天从城市废水处理厂接收26.5-34万立方的一次处理水。经城市废水处理厂处理后的水已经满足美国环保署的排放要求，但为了提高水资源的利用率和水质，帕洛弗迪核电站在现场又建造了二次水处理系统，对一次处理的城市废水进行提纯、过滤以及软化等二次处理，之后存入现场的蓄水池供核电站冷却和其它辅助系统使用。
（帕洛弗迪核电站现场的水处理设施）
从菲尼克斯区域城市废水处理厂经一次处理后排出的水，要经过长达55公里的管道流入帕洛弗迪核电站现场的二次处理设施，对这些管道的定期检查和维护已成为核电站运营的成本之一。
帕洛弗迪核电站正是采用这种城市废水再利用和循环冷却的方式实现其可持续运营，显然，对于菲尼克斯当地的城镇而言，这也是一个双赢的局面，2010年核电站运营方亚利桑那公共服务公司与周边五个城市签订了40年的一次处理废水供应协议。另外，不同于其它核电站，帕洛弗迪采用“零液体排放”（Zero Liquid Discharge）策略，意味着核电站不向周围环境中排放任何液体废物，核电站内部的生活污水也经再处理循环利用。
因为地处高温炎热的沙漠，为了提高核电站效率，帕洛弗迪核电站采用冷却效果更好的机械通风冷却塔，更有效的冷却也意味着靠蒸发散热的耗水量相对较大，另外由于供水本身为经回收处理的废水，冷却塔在经过多次水循环后，杂质及盐分会不断积累导致冷却水不再能满足使用要求，美国环保署（EPA）和核管会（NRC）有严格的监管要求，冷却塔内含盐分及杂质较高的污水禁止直接排放到地下蓄水层中，帕洛弗迪核电站因此在现场建造了三个大容量蒸发池（evaporation pond），用以容纳并自然蒸发冷却塔排出的高浓度污水。
（帕洛弗迪核电站每台机组使用三台机械通风冷却塔，这种冷却塔高度远低于一般电厂的双曲线冷却塔）
帕洛弗迪核电站是全球范围内大规模电厂合理利用水资源的成功典范，也有力的说明内陆和沿海核电站本质上没有太大区别，只要合理规划冷却水循环，就不会有比沿海核电站更高的风险，另外像帕洛弗迪核电站那样对排放严格控制甚至零排放，内陆核电对环境的影响也可以降到最低。
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