核電廠技術性固體廢棄物處置方法研究

楊尚杰

摘要 ：介紹了核電廠技術性固體廢棄物的來源和三種處理方法，并對三種處理方法做了比較。對未來的處置方法做了預測。

關鍵詞 ：核電廠;技術性;固體廢棄物;處置方法;研究

近年來，我國核能發(fā)展速度越來越快，核電在國家能源結構中的作用也變得越來越大。但是核電廠在生產(chǎn)清潔能源的過程中也會出現(xiàn)一系列放射性廢物問題。主要的放射性源項有裂變產(chǎn)物、腐蝕活化產(chǎn)物等，與放射性源項接觸的氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)物質等會與之融合，形成帶有放射性的氣體廢物、液體廢物、固體廢物。如果這些廢物不進行安全有效的處理，會對核電廠操作人員身體健康及周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。按國家標準和國際原子能機構的要求，無論是固體還是液體，都要進行無害化處理。

本文主要針對核電廠技術性固體廢棄物的處置方法進行研究。所謂技術性固體廢棄物是指核電廠在設備維修、檢查和核清潔過程中產(chǎn)生的大量固體廢棄物，主要有可壓縮固體廢物諸如放射性手套、棉制品、鞋套、紙衣、氣衣、氣面罩、塑料布等，不可壓縮廢物如金屬部件、木板、混凝土等。國內(nèi)針對以上固體廢棄物的處理方法主要有三種，一類是壓縮減容處理技術。另一類是等離子處理技術。第三類是高效降解技術，使用高效可降解材料替代核電廠應用的防護服、薄膜、抹布等傳統(tǒng)PE或棉麻制品。第一類技術在三門核電廠、田灣核電廠“三廢處置中心”有應用。第二類技術廣核研究院在酒泉正在建設的等離子體示范項目（簡稱“PAMTR”）有應用，第三類技術田灣核電廠有引進。

一、壓縮減容處理

目前多數(shù)核電廠針對技術性固體廢棄物的處置方式是先進行分揀，將大于10mSv/h的技術廢物分揀出來，最終在水泥桶內(nèi)進行水泥固定。將小于10mSv/h的技術廢物進行再分揀，對于大于2mSv/h小于10mSv/h的進行可壓縮和不可壓縮兩類進行分揀入桶，可壓縮的最終用超壓機進行壓餅，壓完的餅裝入400L廢物桶內(nèi)運至貯存庫進行暫存處理。不可壓縮的直接裝入200L廢物桶暫存。對于小于2mSv/h的固廢按照日常固廢進行分揀處理，大尺寸的物料需要切割后裝桶，最后進行裝入200L廢物桶進行壓縮。壓完后餅裝入400L廢物桶內(nèi)運至貯存庫進行暫存處理。

壓縮減容處理的技術成熟，秦山核電廠等老基地已經(jīng)運行多年，該技術存在的弊端一是壓縮減容有限且并未徹底將廢物進行無害化處置二是操作不可逆，即如果未來想將可燃燒廢物做焚燒處理則無法實現(xiàn)。

二、等離子處理技術

等離子體氣化熔融技術是中廣核研究院自主研發(fā)的最先進的固廢處理技術，該技術利用等離子體瞬間高溫，快速將廢物高溫裂解，有機物特別是有毒的有機物（二噁英和呋喃）在高溫環(huán)境下分解為無毒的原子和最簡單的分子。等離子體氣化爐后端設置有玻璃熔融爐處理系統(tǒng)，熔融爐預處理系統(tǒng)將氣化爐爐渣、煙氣處理系統(tǒng)飛灰和一定比例的玻璃添加劑一起經(jīng)過攪拌混合，最終送入玻璃熔融爐內(nèi)熔融成無害的玻璃態(tài)?？烧嬲龑崿F(xiàn)固體廢物的減量化、無害化、穩(wěn)定化及資源化。

廣核研究院與北京東方園林合作于2017年在甘肅酒泉建設“綜合危廢等離子處理裝置工程建設項目”，采用等離子處理技術處置核電廠固體廢棄物。目前該項目處于設備加工階段。

三、高效降解

田灣核電廠引進了OREX可降解防護用品，該防護用品采用聚乙烯醇（PVA）制成，使用后采用濕式氧化方式將其溶解，最終產(chǎn)物為放射性水平很低的廢液，這些放射性廢液經(jīng)過處理后經(jīng)過監(jiān)測可向環(huán)境排放，該技術可以極大減少核電廠放射性固體廢物的產(chǎn)生量。OREX防護用品及處理技術由Eastern Technologies Inc.（簡稱ETI）所有。國內(nèi)不掌握核心技術及設備，需全套引進國外技術和設備，前端防護用品費用是普通材料的數(shù)倍，后端處理設備費用也非常昂貴，目前該技術的性價比不高。

廣核研究院近年來在開發(fā)高效可降解PVA技術，通過材料基材的改性，提升材料性能，替代核電廠應用的塑料袋、抹布、防護服等傳統(tǒng)PE或棉麻制品，可完全溶于80℃～100℃水中，降解后廢水的COD<100mg/L，BOD<30mg/L，這些放射性廢液經(jīng)過處理后經(jīng)過監(jiān)測可向環(huán)境排放，該技術可以極大減少核電廠放射性固體廢物的產(chǎn)生量，但該技術尚無實際應用，估計向各核電廠推廣還需數(shù)年。

四、結語

隨著國內(nèi)核電機組越建越多，核電廠產(chǎn)生的技術性固體廢棄物總量越來越多，研究和開發(fā)一種安全可靠、性價比高的處置方式是中國核系統(tǒng)相關單位共同面臨的一個亟待解決的難題。

綜上所述，第1類處置技術各核電廠均在使用，運行經(jīng)驗久，但是弊端也很明顯即減容不夠理想、處置粗放，沒有做到徹底無害化處置。第2類處置技術的示范性工程正在籌建中尚無實際運行的經(jīng)驗，從性價比上考慮該技術路線前景最好，缺點一是民眾對選址比較敏感，二是尚無實際投入運行的項目，實際效果如何有待運行檢驗。第3類處置技術田灣核電廠有引進，但尚無實際運營經(jīng)驗，且成品價格是普通材料成品的8至9倍，且后期的引進的處理設備價格高昂，性價比不高，有待實際運行考驗。

參考文獻：

[1]GB9133-1995 放射性廢物的分類

[2]GB18871-2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準

[3]賈曉鴻 .可降解技術在田灣核電站的應用