核電廠放射性廢物處理技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：核能是當今社會應(yīng)用廣泛的一種重要能源。核能來源于原子核之間發(fā)生反應(yīng)所釋放出來的能量。原子核主要有核裂變、核聚變、核衰變?nèi)N形式的核反應(yīng)形式，能夠釋放出巨大的能量，被人類所利用。核能發(fā)電是核能運用的重要方向之一。然而核能發(fā)電會產(chǎn)生大量的氣體、液體、固體的廢棄物，對環(huán)境造成了嚴重的污染，危害了人民群眾的生活健康。為了把我國建設(shè)成可持續(xù)發(fā)展的和諧社會，必須要這種現(xiàn)象加以改進。文章將分別指出核電廠各類廢棄物的主要成分，并且介紹一下相應(yīng)的處理技術(shù)和處理流程。

關(guān)鍵詞：核電廠；放射性；廢物處理

前言

核電站的工作原理就是利用核裂變或者核聚變產(chǎn)生的能量來進行發(fā)電，所使用的主要燃料有鈾、钚等放射性元素。核電站的主要設(shè)備有主泵、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器、安全殼、汽輪機等。由于熱源的不同，核電站可以分為壓水堆核電站、沸水堆核電站、重水堆核電站、快堆核電站等幾種，在我國已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是，核電廠在工作的時候發(fā)熱效率低，產(chǎn)生一部分廢熱，排放到周圍的環(huán)境當中。更為嚴重的是，核能電廠會產(chǎn)生大量的放射性廢物，造成生態(tài)污染或者對民眾的傷害，以至于引起國際爭端。為了實現(xiàn)新時代的能源清潔生產(chǎn)，必須要對核電廠的放射性廢物加以處理，避免對環(huán)境穩(wěn)定和居民健康造成危害。

1 放射性氣體廢物的處理

1.1 氣體廢物的主要成分

核電站的放射性氣體廢物主要包括放射性惰性氣體、氣載放射性微粒、氣載放射性碘和氚等等[1]。由于核電站的工作流程復(fù)雜，環(huán)節(jié)眾多，所以產(chǎn)生的氣體廢物也是對中多樣。比如核反應(yīng)堆在進行裂變的時候，會產(chǎn)生氦、氙等裂變產(chǎn)物；反應(yīng)過程中中子照射空氣形成的放射性核素；在一些元件受熱時會釋放出氪-85、碘-131。這些都是放射性氣體廢物的成分。

1.2 氣體廢物的處理辦法

放射性氣體廢物的處理辦法主要有過濾、滯留衰變、除塵、洗滌、利用吸收塔吸收幾種。過濾就是根據(jù)放射性氣體的不同特點和過濾器安方的不同要求采取進風預(yù)過濾器、排風預(yù)過濾器、高效過濾器、碘過濾器、金屬燒結(jié)過濾器等凈化設(shè)備對氣體廢物進行凈化去污。滯留衰變則是將氣體廢物在儲存設(shè)備當中進行加壓，促使氣體廢物當中的惰性成分發(fā)生衰變。

1.3 氣體廢物的處理過程

對于放射性氣體廢物，核電廠通常采用活性炭延遲技術(shù)來進行處理。這種技術(shù)不需要太復(fù)雜的設(shè)備就能夠完成對氣體廢物的處理，而且花費的成本也不高?；钚蕴繉怏w廢物當中的氪、氙等成分具有極強的吸附功能。核電廠將氣體廢物通入活性炭延遲系統(tǒng)，就能夠分離出氪、氙等成分。然后將吸附后的活性炭中的氪、氙分離出來，活性炭就可以再次使用到氣體廢物的處理過程中。經(jīng)過活性炭吸附后，廢氣還要經(jīng)過吸附過濾器和高效過濾器，才能夠通過排風系統(tǒng)排出。

2 放射性液體廢物的處理

2.1 液體廢物的主要成分

放射性液體廢物的主要有化學廢液、工業(yè)廢液、地面排水、洗滌廢水、去污廢液和其他廢液幾種，包含了鈷、銫、鍶、氫等元素[2]。

2.2 液體廢物的處理辦法

放射性液體廢物的處理方法有化學沉淀法、離子交換法、吸附法、蒸發(fā)濃縮法、膜處理法等等。對于液體廢物的處理，要根據(jù)液體廢物的不同特點采取不同的方法?；瘜W廢液具有活躍度高、鹽類成分高的特點，要采取蒸發(fā)法進行處理；工業(yè)廢液具有活躍度高、鹽類成分低的特點，要采用離子交換法來進行處理；而地面排水、洗滌廢液通常是活躍度低、鹽類成分低，可以采用沉淀法或者吸附法來進行處理。

2.3 液體廢物的處理過程

核電廠所排放出的液體廢物一般屬于工業(yè)廢液。液體廢物排放出之后，要先向其中添加高分子絮凝劑，調(diào)整液體廢物的酸堿值。通過這一過程，液體當中的一些金屬元素能夠發(fā)生中和反應(yīng)，形成細小的固體顆粒，便于下一環(huán)節(jié)的處理。然后，液體廢物流向活性炭床，將上一環(huán)節(jié)形成的固體顆粒吸附出來，比如鈷、銀、鉻、錳、鐵等。同時，這一環(huán)節(jié)還能夠去除一些油脂和有機物，防止對下一階段的處理進行破壞。經(jīng)過兩道工序處理后，工業(yè)廢液與地面排水一同流入過濾器，將廢液中直徑超過二十五微米的顆粒截留，再去進行離子交換。通過離子交換，能夠把液體廢物當中的放射性粒子分離出來，降低液體廢物的放射危害。在液體廢物處理工序的最后，還要設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)，確保液體廢物經(jīng)過處理后能夠符合國家的排放標準。一旦液體廢物的處理過程中發(fā)生問題，導致液體廢物的排放超過相關(guān)標準，就自動發(fā)出報警信號，并且中止液體廢物的排放。

3 放射性固體廢物的處理

3.1 固體廢物的主要成分

核電廠的放射性固體廢物，主要有濕固體廢物和干固體廢物兩大部分組成。濕固體廢物主要是廢樹脂、濃縮液、污泥、廢液過濾器芯；干固體廢物主要是可壓縮干廢物、不可壓縮干廢物、空氣過濾器、大件廢棄設(shè)備[3]。

3.2 固體廢物的處理辦法

核電廠的放射性固體廢物處理，要根據(jù)固體廢物的種類不同采取不同的方法。對于廢樹脂，通常采用焚燒、濕法氧化、聚合物固化、水泥固化、超級壓縮等方法來進行處理；對于濃縮液，采用水泥固化、瀝青固化、脫水裝HIC法來進行處理；對于廢過濾器芯，采用脫水裝HIC、剪切裝桶、水泥固定、剪切壓實、焚燒等方法來進行處理。

3.3 固體廢物的處理過程

核電廠放射性固體廢物的處理流程，針對的是HVAC過濾器芯、不可壓縮廢物、可壓縮廢物、活性炭和大件廢物等幾種，主要工序有分揀、烘干、預(yù)壓縮、超級壓縮、灌漿等。固體廢物經(jīng)過處理之后以桶裝的形式送往專門的處置場所，進行最后處理。

核電廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不可燃廢物、可壓縮廢物、廢過濾器芯等物質(zhì)。這些廢物大多數(shù)是干固體廢物，要通過超級壓縮機進行壓縮。超級壓縮機將裝有上述廢物的桶壓成餅狀，高度只能達到原來桶高的十分之一到五分之一，節(jié)省了空間。這些壓餅要送往水泥站進行灌漿，形成成品廢物桶。廢物桶通過檢驗合格之后，可以送到暫存庫貯存一年，再送往最終處理場所進行處理。

而濕固體廢物處理與干固體廢物的處理略有不同，需要經(jīng)過裝置處理成濃縮液，然后進行蒸發(fā)和固化，減少體積和放射性危害。對于廢樹脂要采用濕法氧化，形成廢漿，與濃縮液蒸發(fā)之后的產(chǎn)物一起固化，能夠發(fā)生更明顯的體積變化，節(jié)省更多的空間。

4 結(jié)束語

核電廠放射性廢物的處理，一直是困擾世界各國的難題。為了維護生態(tài)環(huán)境的平衡，保證人民的身體健康，我國一直在積極進行研究探索，力求提高我國對核電站放射性廢物的處理技術(shù)水平。目前應(yīng)用的放射性廢物處理技術(shù)各有優(yōu)缺點，也有不同的適用范圍。對此，我國應(yīng)當根據(jù)放射性廢物的成分、放射性廢物的數(shù)量和國家的標準要求來采取不同的技術(shù)，或者綜合幾種技術(shù)，以保證放射性廢物的處理能夠達到國家相關(guān)標準的要求，保護生態(tài)環(huán)境和人民的身體健康。

參考文獻

[1]趙亞珂.應(yīng)用焚燒技術(shù)處理核電廠放射性固體廢物的技術(shù)經(jīng)濟分析[J].科技展望，2015，v.25；No.34528：86.

[2]陳少偉，喬培鵬.內(nèi)陸核電廠放射性液態(tài)流出物“近零排放”探討[J].核科學與工程，2015，v.35；No.13402：373-378.

[3]魏新渝，馬鴻賓，熊小偉，等.反滲透技術(shù)去除核電廠放射性廢液中痕量核素的研究進展[J].水處理技術(shù)，2015，v.41；No.28712：10-14+19.