放射性廢物處理中心建設(shè)技術(shù)管理經(jīng)驗淺談

樊一軍　唐楊　馬興均

【摘 要】放射性廢物處理中心是集放射性固體廢物、廢液、氣載流出物處理的綜合處理設(shè)施。本文介紹了放射性廢物處理中心建設(shè)項目的設(shè)計難點、主工藝設(shè)計、技術(shù)革新等工程設(shè)計經(jīng)驗；對設(shè)計、采購、施工等關(guān)聯(lián)過程關(guān)注點進行總結(jié)并提出改進建議。

【關(guān)鍵詞】放射性廢物處理；建設(shè)；技術(shù)管理

1 工程簡介

中國核動力研究設(shè)計院承擔了放射性廢物處理中心工程，放射性廢物處理中心是一個集放射性固體廢物、廢液、氣載流出物處理的復雜系統(tǒng)工程。建設(shè)內(nèi)容包括廢液處理系統(tǒng)、水泥固化系統(tǒng)、金屬廢物切割減容系統(tǒng)、工器具去污系統(tǒng)、放射性車輛去污系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、鍋爐房、煤棚及煙囪等設(shè)施。項目建設(shè)周期60個月，要求在36個月內(nèi)實現(xiàn)設(shè)計、建造，并具備熱投料條件。

2 工程設(shè)計基本原則

嚴格遵循國家有關(guān)法規(guī)，執(zhí)行有關(guān)標準和規(guī)范；確保工作人員、公眾和環(huán)境的安全，使工作人員和公眾所受的劑量符合合理可行盡量低原則；

符合區(qū)域規(guī)劃、設(shè)施具有良好的使用性，滿足廢物種類變化的要求；

充分考慮設(shè)施的安全性，采用成熟、可靠的工藝技術(shù)，并遵循廢物最小化原則；選用設(shè)備可靠，便于運行、維修和管理，且經(jīng)濟合理；

充分利用現(xiàn)有輔助設(shè)施及供水、供電、供汽等公用工程設(shè)施，以節(jié)約投資。

3 工程設(shè)計的主要問題

建設(shè)廠址范圍可用地有限，工程構(gòu)筑物及工藝設(shè)備布局困難；

工程存在邊設(shè)計、邊施工不利條件，設(shè)計管理難度大；

基于輻射防護最優(yōu)化、廢物處理最小化管理原則，工程主工藝采用的很多新方法和新技術(shù)，非標設(shè)備比重高，設(shè)計難度大。

4 工程設(shè)計技術(shù)管理

4.1 主廠房總體設(shè)計。

總體設(shè)計采取措施包括：

根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)狀條件，因地制宜，合理布置；將放射性廢液處理車間、放射性固體廢物減容車間、暫存庫等組成一個聯(lián)合廠房。鍋爐房及煤棚集中布置在聯(lián)合廠房的東南側(cè)，提高了土地利用率。

綜合考慮可運行性、可維修性要求，確定主廠房為控制區(qū)部分地下兩層、局部五層，框架結(jié)構(gòu)。建筑面積9150余m2。主廠房生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級為二級。

根據(jù)工藝要求，科學組織人流和物流，優(yōu)化布置。地下一、二層主要布置放射性廢液貯存設(shè)施、轉(zhuǎn)運設(shè)備等，地上一屋主要布置處理設(shè)施、運行監(jiān)控等設(shè)施。地上二屋為檢驗、試驗設(shè)施及運行控制室。實現(xiàn)總平面布置緊湊合理，功能分區(qū)明確、路由順暢合理。

4.2 廢液處理設(shè)計

放射性廢液處理采用活性炭過濾、蒸發(fā)、離子交換等工藝進行處理。設(shè)計兩套處理能力為2m3/h的深床過濾預處理系統(tǒng)、蒸發(fā)處理系統(tǒng)和離子交換系統(tǒng)，1套處理能力為0.5m3/h的中放廢液預處理系統(tǒng)以及廢液排放系統(tǒng)。

根據(jù)放射性廢液來源及活度水平，分類收集、處理、貯存；中放廢液→預處理系統(tǒng)→中間貯收集暫存→2#蒸發(fā)系統(tǒng)減容→蒸殘液貯存系統(tǒng)待固化；低放廢液→低放廢液預處理系統(tǒng)→1#蒸發(fā)系統(tǒng)減容→蒸殘液貯存系統(tǒng)待。蒸發(fā)形成的凈化水監(jiān)測合格后實現(xiàn)排放。系統(tǒng)具備反應堆嚴重事故下的應急接收貯存功能。

工藝設(shè)計結(jié)合工程處理源項及廢物最小化的處理需求，研發(fā)了包括中央循環(huán)管一體式蒸發(fā)器、霧沫夾帶凈化器等先進技術(shù)處理裝備。并應用PDMS三維工廠建設(shè)模對工藝布局進行優(yōu)化，充分利用有限的設(shè)備空間。

4.3 水泥固化處理設(shè)計

水泥固化處理包括粉料輸送計量系統(tǒng)、蒸殘液（廢樹脂）接收計量系統(tǒng)、水泥固化線、劑量監(jiān)測系統(tǒng)。處理對象為蒸殘液、廢樹脂。

固化主工藝：蒸殘液（廢樹脂）→計量系統(tǒng)計量→濕料加注→攪拌系統(tǒng)、干料加注同步進行→劑量檢測→轉(zhuǎn)運養(yǎng)護。

工藝設(shè)計根據(jù)源項處理需求，結(jié)合輻射防護最優(yōu)化要求，對比論證了國內(nèi)兩種固化工藝（桶內(nèi)攪拌、桶外攪拌），選定桶內(nèi)攪拌工藝。研發(fā)了包括固化體智能搬運、自動取封蓋、裝桶攪拌、干物料封閉作業(yè)、桶表面自動取樣等具有較高自動化水平的處理裝備，實現(xiàn)工藝處理過程的智能控制。

4.4 動力機械手自主化研制。

金屬切割減容系統(tǒng)用于對放射性金屬廢物（表面輻射水平≤2mSv/h）切割減容處理，工藝設(shè)計為：鋼箱（待切割物項）→轉(zhuǎn)運至切割熱室→熱室內(nèi)切割、分揀→廢物裝箱→檢測轉(zhuǎn)運分類存放。

系統(tǒng)中核心切割裝置-動力機械手安裝在切割熱室內(nèi)，是一個多系統(tǒng)集成裝備。圍繞該設(shè)備自主研發(fā)，完成設(shè)備模塊化設(shè)計分解，確定了包括移動平臺、動力機械臂、快換工具頭、控控制系統(tǒng)四基本功能模塊，每個功能模塊相對獨立，并具有較高的可重構(gòu)能。

結(jié)合熱室遙控操作工況需求，建立基本模塊、子模塊、功能陣列，給出解決方案，并完成系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計。

在動力機械手自主化研制過程中，選擇國內(nèi)領(lǐng)域的主流廠家聯(lián)合開發(fā)，并對部分關(guān)鍵部先行進行驗證，進一步規(guī)避工程風險。

5 設(shè)計經(jīng)驗教訓

針對設(shè)計時間極為不充分的壓力，業(yè)主單位組織專門設(shè)計團隊，采取系統(tǒng)的管理及技術(shù)措施，積極協(xié)調(diào)二次設(shè)計單位，協(xié)同設(shè)計，較好解決設(shè)計與采購，設(shè)計與施工交叉問題，對工程快速推進，按期具備工程配套條件起到了積極作用。但同時受制于“三邊工程”交叉進行這種不科學的建設(shè)方法，在工程建設(shè)過程中反應出一些問題，值得改進提高。

1）要高度重視設(shè)計院與制造單位之間資料交換問題。對部分需二次設(shè)計或制造單位詳細設(shè)計的設(shè)備。存在因采購工作滯后，制造單位無法及時返資，影響后續(xù)設(shè)計任務包括配管、土建、電儀等配套設(shè)計。往往開天窗開展后續(xù)設(shè)計，增加后續(xù)建設(shè)過程措施成本，對項目投資控制影響較大。此類設(shè)計計劃需同步將采購計劃、制造單位二次設(shè)計計劃納入設(shè)計進度進行管控。

2）要關(guān)注大宗設(shè)備、長周期設(shè)備供貨進度。大宗設(shè)備、長周期設(shè)備滯后供貨往往直接影響土建施工方案的設(shè)計。 采購控制尤其重要。放射性處理中心建設(shè)項目因部分地下二層成品貯存設(shè)備供應延遲，為保證地上一層構(gòu)筑施工進度，大量計劃外使用鋼支撐設(shè)計，增加工程成本。

3）各參建方應充分發(fā)揮設(shè)計、施工、物資供應等各方協(xié)調(diào)配合。設(shè)計單位應有預見性，盡量減少設(shè)計變更，物資供應部門應建立動態(tài)信息制度，盡時發(fā)布物資預警。施工單位依據(jù)施工計劃，按照“干一、看二、想三”的工作要求，將問題考充分，落到實處，保障工程連續(xù)開展。

[責任編輯：田吉捷]endprint