海陽核電廠離堆放射性廢物處理技術介紹及應用分析

摘 要：海陽核電廠采用了世界上先進的第三代核電技術AP1000，AP1000在設計中首次提出了離堆放射性廢物處理的概念，即在多堆核電廠址中設計獨立的放射性廢物處理設施，集合多種放射性廢物處理系統(tǒng)來對多臺機組運行和事故工況下產生的放射性廢物進行處理，這樣既可以優(yōu)化相關系統(tǒng)的功能設計又可以減少多機組相同系統(tǒng)的重復設計，文章將對海陽核電廠采用的離堆放射性廢物處理技術進行介紹并對其應用進行應用分析。

關鍵詞：AP1000；放射性廢物處理；SRTF；移動式；應用分析

1 概述

海陽核電廠廠址放射性廢物處理設施（以下簡稱“SRTF”）是山東海陽核電一期工程重要的BOP子項之一，SRTF獨立于AP1000機組，設計具有能夠滿足處理6臺AP1000機組運行產生的放射性廢物的能力并且具有處理8臺機組的擴展能力，在機組特定的事故工況下具備處理機組產生的放射性廢物的能力，SRTF內處理的所有放射性廢物，無需再回到核島或其它設施進行再處理，經SRTF相關系統(tǒng)處理合格的液態(tài)放射性廢物匯至電廠排放總管排放，放射性固體廢物經處理后轉化為合格的廢物貨包在SRTF內暫存后轉運至處置場永久處置。

2 海陽核電廠SRTF放射性廢物處理技術介紹

（1）SRTF功能介紹。處理來自于核島的化學液體廢物、0.25%燃料包殼破裂情況下的一回路冷卻劑和蒸汽發(fā)生器管道破裂（SGTR）產生的液體廢物；處理核島產生的廢過濾芯和放射性廢樹脂； 運輸和處理核島及其他放射性廠房產生的放射性干、濕固體廢物；收集和處理SRTF產生的廢物（包括放射性超標廢水）；固體放射性廢物和空桶的暫存；核島和其他放射性廠房控制區(qū)工作人員工作服的檢測和洗滌；SRTF設施內液態(tài)和氣態(tài)流出物監(jiān)測和排放；過程監(jiān)測和輻射監(jiān)測以及可靠的儀表使用和控制。

（2）SRTF主要系統(tǒng)介紹。海陽核電廠SRTF具備完整的放射性固體廢物和放射性液體廢物處理功能，在設計中根據具體的放射性廢物類型設計了不同的處理系統(tǒng)，如，實現(xiàn)放射性固體廢物處理功能的系統(tǒng)包括HIC（High Integrity Container）裝料和脫水系統(tǒng)、廢物分揀和壓縮和灌漿系統(tǒng)、濕廢物烘干系統(tǒng)；實現(xiàn)放射性廢液處理功能的系統(tǒng)包括化學廢液處理系統(tǒng)、0.25%燃料包殼破裂液體處理系統(tǒng)、SGTR液體處理系統(tǒng)、超標廢液處理系統(tǒng)。另外SRTF作為獨立的核設施設計了維持設施運行的各輔助系統(tǒng)。

下面對SRTF各主要系統(tǒng)做簡要介紹：

移動式廢液處理系統(tǒng)：該系統(tǒng)由美國ES公司設計供貨，設計基于美國超過17家核電站的實際運行經驗，能滿足處理AP1000機組產生的化學廢液、0.25%燃料包殼破裂和SGTR產生廢液的處理要求，經過處理的放射性廢液能達到國家標準（GB14587）規(guī)定的排放要求（1000Bq/L，H-3和C-14除外）。

移動式廢液處理系統(tǒng)包括：化學廢液處理系統(tǒng)、0.25%燃料包殼破裂液體處理系統(tǒng)、SGTR液體處理系統(tǒng)；各系統(tǒng)都設計安裝在國際標準的6米集裝箱內，使用時通過專用特種車輛轉運至核島、去污及熱檢修車間、SRTF等工作區(qū)域。移動式廢液處理系統(tǒng)具有可移動性、投用迅速、部件及處理媒介更換快捷、輻射屏蔽有效等特點。主要包括：升壓泵/控制模塊；進水收集容器；除鹽/深床過濾容器；化學注入系統(tǒng)AIM？；取樣槽；屏蔽及連接管線等部件。設計使用期限為60年。系統(tǒng)流程如圖1所示。

其中，化學廢液處理系統(tǒng)的處理能力為1.14m3/hr，處理AP1000機組產生的放射性化學廢液。0.25%燃料包殼破裂液體處理系統(tǒng)，設計成能處理0.25%燃料包殼破損產生的非正常工況廢液。處理能力為1.14m3/hr，SGTR液體處理系統(tǒng)處理能力為4.54m3/hr，它對來自1.14m3/hr燃料元件破損廢液處理系統(tǒng)的產物作凈化處理，它也可用于處理蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂（SGTR）事故產生的廢液。包殼破裂或SGTR事故時，也可處理少量污染物、洗滌或地面疏水。處理SGTR廢水時，系統(tǒng)被移到BOP建筑內，將水從儲存罐輸送到4.54m3/hr批量系統(tǒng)，然后返回電站排放槽。

HIC裝料和脫水系統(tǒng)：HIC 裝料和脫水系統(tǒng)可將核島和SRTF產生的廢樹脂通過專用管道輸送到HIC，也可將廢過濾器通過屏蔽轉運工具裝入HIC。完成HIC裝料后，HIC脫水系統(tǒng)對樹脂或過濾器進行脫水處理，使HIC游離液體滿足處置要求（游離液體不超過體積的1%），然后將HIC轉運至SRTF暫存。

該系統(tǒng)設計基于自1984年起就在美國超過20家核反應堆運行經驗，HIC是一種中、高放廢物儲存容器，主要材料為高聯(lián)聚乙烯，具有耐輻照的特性，系統(tǒng)設計有兩種HIC，一種盛裝廢樹脂、活性炭顆粒，一種盛裝廢濾器，共同使用相同的脫水裝置（SEDS）。HIC裝料和脫水系統(tǒng)在處理和裝運過程中配有專用的屏蔽設備（CASK）。

HIC裝料和脫水系統(tǒng)流程如圖2所示。

廢物分揀壓縮和灌漿系統(tǒng)：廢物分揀和壓縮及灌漿系統(tǒng)位于SRTF 廠房內，用于接收核電站產生的干放射性廢物并對其進行分揀、壓縮、灌漿。200L桶作為中間處理桶，最終形成320L最終處置廢物桶。

其主要流程為：

該系統(tǒng)的設計滿足每天處理25個200L廢物桶，產生約4個320L廢物桶。廢物分揀和壓縮系統(tǒng)的設計是基于經過認證的美國核電站當前運行的系統(tǒng)。

濕廢物烘干系統(tǒng)：濕廢物烘干系統(tǒng)功能是對核電廠運行產生的含水量較大的濕廢物在超壓前進行烘干處理。濕廢物烘干設備每天能烘干處理4個200L桶裝濕廢物，使其烘干后在一定時間段內無明顯冷凝液析出。經烘干的廢物可再由廢物分揀壓縮和灌漿系統(tǒng)處理，最終轉化成標準320L最終處置廢物桶。

放射性洗衣房系統(tǒng)：放射性洗衣房系統(tǒng)用于對在核電站運行和檢修期間放射性控制區(qū)內工作人員使用的衣物（包括外衣、內衣、鞋子等）進行洗滌去污后重新使用。

輔助系統(tǒng)：輔助系統(tǒng)用于支持SRTF作為獨立核設施運行并保證各系統(tǒng)功能的完整性，主要包括以下系統(tǒng)：

輻射防護和監(jiān)測系統(tǒng)、轉運和裝卸系統(tǒng)、放射性分析實驗室、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、暖通空調系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。

3 海陽核電廠SRTF放射性廢物處理技術應用分析

海陽核電廠SRTF采用了國際上成熟并且具有廣泛應用經驗的放射性廢物處理技術，部分技術在國內是首次使用，其中，SRTF的放射性廢液處理技術具有可移動性、響應快速、處理工藝簡單、二次廢物產生量少等特點，在設計中考慮了處理事故工況下產生的廢液能力。SRTF放射性固體廢物處理技術針對不同類型的廢物采用不同的處理系統(tǒng)，其處理能力基本可涵蓋核電廠所以的放射性固體廢物，與國內目前普遍采用的固體廢物處理技術相比具有工藝簡單、減容比高、最終需處置廢物量低等特點。總體而言，海陽核電廠SRTF放射性廢物處理技術在國內具有較好的應用前景。

參考文獻

[1]HYG-CTS-M4C-ES001 REV.A Radioactive Liquid Treatment System Mass and Activity Balance.

[2]HYG-CTS-GER-ES001 REV.B PRE System Design Description for CTS system.