核電站輻射控制區(qū)放射性廢油收集容器優(yōu)化改進(jìn)探索

李玉鑫，陳洪春

(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連，116001)

核電站在日常生產(chǎn)及大修過程中，輻射控制區(qū)內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備檢修會產(chǎn)生大量廢油。廢油按其來源及種類不同，主要分為非放射性廢油和放射性廢油兩類。

非放射性廢油：輻射控制區(qū)內(nèi)從未與放射性物質(zhì)接觸且樣品總γ放射性分析結(jié)果為非放射性的廢油或廢潤滑油類。輻射控制區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的非放射性廢油處置流程如下：現(xiàn)場收集、巡檢、記錄、暫存、取樣、化學(xué)分析及放射性檢測、填報(bào)《危險(xiǎn)廢物報(bào)廢單》、建檔后，外運(yùn)有危險(xiǎn)廢物處置資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

放射性廢油：輻射控制區(qū)內(nèi)與放射性物質(zhì)接觸且樣品總γ分析結(jié)果為放射性的廢油或廢潤滑油類。目前，業(yè)內(nèi)對放射性廢油及廢溶劑處置領(lǐng)域暫無成熟的處置工藝，輻射控制區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的放射性廢油大多采取如下處置流程：現(xiàn)場收集、巡檢、記錄、暫存、取樣、化學(xué)分析及放射性檢測、填報(bào)《廢油收集登記表》及《廢油統(tǒng)計(jì)表》、場內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至放射性廢油儲存廠房長期存儲、建檔，待放射性廢油及廢溶劑處置工藝成熟后，再行外運(yùn)處置[1-2]。

輻射控制區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的放射性廢油，一般通過人工收集后放入不同容積的塑料桶或不銹鋼桶短期存儲。該類容器作為輻射控制區(qū)內(nèi)放射性廢油的收集存儲容器存在如下技術(shù)問題：存儲空間小、穩(wěn)定性差、易老化破損、易漏油、易沾污及污染擴(kuò)散、去污難度大、無輻射屏蔽防護(hù)功能等。本工作擬研究設(shè)計(jì)一種核電站輻射控制區(qū)放射性廢油收集裝置，以解決上述若干問題,為核電站廢液的收集暫存提供解決辦法。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 存在問題及設(shè)計(jì)解決思路

目前核電站廢油收集方面存在的主要問題及相應(yīng)的解決思路考慮如下。

問題1：存儲空間小，臨時存儲容器一般為10 L、30 L、50 L等型號。

設(shè)計(jì)解決思路：本收集裝置設(shè)計(jì)容納2個容積約200 L的費(fèi)油收納桶，對比臨時存儲容器的容積提升8倍以上。

問題2：穩(wěn)定性差，此前臨時存儲容器多次發(fā)生傾倒、撞倒等異常事件。

設(shè)計(jì)解決思路：收納桶設(shè)計(jì)安裝固定在帶有導(dǎo)向柱的集液盤中間，集液盤安裝固定在收集裝置箱體的第一箱室和第二箱室內(nèi)部，收集裝置箱體下部有固定支撐座，固定支撐座安裝在地面上，牢固穩(wěn)定，可有效避免傾倒、撞倒等異常事件。

問題3：易老化破損，此前臨時存儲容器多次發(fā)生老化破損、機(jī)械磕碰損壞等異常事件。

設(shè)計(jì)解決思路：本收納桶選用厚度為2.0 mm、材質(zhì)為1CR18NI9TI的不銹鋼板材卷制機(jī)加而成，采用電阻焊拼接，且安裝固定在收集裝置箱體內(nèi)部，結(jié)實(shí)耐用，不易損壞。

問題4：易漏油，此前臨時存儲容器多次發(fā)生溢油及滲油等異常事件。

設(shè)計(jì)解決思路：本收納桶所有接縫處均做防滲漏處理，且設(shè)有桶蓋，能夠有效防止溢油滲油。為保證效果，采用集液盤作為第二道溢油滲油收集補(bǔ)充措施。

問題5：易沾污及污染擴(kuò)散，此前臨時存儲容器多次發(fā)生溢油滲油致地面沾污及污染擴(kuò)散等異常事件。

設(shè)計(jì)解決思路：本裝置收納桶及集液盤可將放射性廢油有效包容、防控在其內(nèi)部，大大降低溢油滲油至地面的概率，從源頭上解決溢油滲油致地面沾污及污染擴(kuò)散的問題。

問題6：去污難度大，受地面覆面材質(zhì)、地形、周邊設(shè)備布局及構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)等因素影響，溢油滲油致地面沾污及污染擴(kuò)散后，地面放射性去污難度較大。受臨時存儲容器大小、形狀、材質(zhì)等因素影響，容器本體內(nèi)外部也不易去污。

設(shè)計(jì)解決思路：本收集裝置設(shè)有收納桶及集液盤，可有效包容、防控地面污染，后續(xù)不需要再執(zhí)行地面去污工作。收納桶及集液盤內(nèi)外部均為不銹鋼光滑覆面，易去污。與收納桶及集液盤直接接觸的收集容器內(nèi)部底板11b、側(cè)板11c及鉛屏蔽防護(hù)板、隔板2(見圖1-3)均為光滑覆面，易去污。

問題7：臨時存儲容器多為塑料或不銹鋼材質(zhì)，無放射性屏蔽防護(hù)功能。

設(shè)計(jì)解決思路：本收集裝置側(cè)板和推拉門的內(nèi)側(cè)設(shè)有放射性鉛屏蔽防護(hù)板，鉛屏蔽防護(hù)板選用鉛含量為99.9%、防護(hù)比例η-137Cs(662 keV)指標(biāo)達(dá)到-50%的鉛屏材料機(jī)加工而成，可為放射性廢油收集存儲及轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)人員提供輻射屏蔽防護(hù)，有效降低輻射控制區(qū)內(nèi)放射性廢油收集容器周邊的空氣吸收劑量率。

1.2 廢油收集裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及作用

按照前述設(shè)計(jì)思路，核電站輻射控制區(qū)放射性廢油收集裝置主體結(jié)構(gòu)示于下述圖1、圖2、圖3。

圖1 放射性廢油收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 集液盤結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 收納桶結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括：放射性廢油收集箱體(1)，集液盤(3)，收納桶(4)，固定支撐座(5)等。

放射性廢油收集箱體(1)主要由頂板(11a)、底板(11 c)、側(cè)板(11 b)以及用以進(jìn)行隔離的推拉門組成，側(cè)板(11b)分別圍擋頂板(11a)和底板(11c)形成一側(cè)具有開口部(11 d)的箱體結(jié)構(gòu)。推拉門設(shè)在開口部，推拉門可滑動，分別連接在頂板(11a)和底板(11c)之間；設(shè)置在放射性廢油收集箱體(1)中的隔板(2)，隔板(2)將放射性廢油收集箱體(1)分隔成第一箱室(T1)和第二箱室(T2)，其中，第一箱室(T1)和第二箱室(T2)中設(shè)有用以防止放射性廢油收集箱體底部污染的集液盤(3)，集液盤(3)上緊固有用以進(jìn)行收納和存儲的收納桶(4)；底板(11c)安裝固定在固定支撐座(5)上；其中：側(cè)板(11b)和推拉門的內(nèi)側(cè)分別內(nèi)襯安裝鉛屏蔽防護(hù)板(6)。

1.2.1放射性廢油收集箱體

具體實(shí)施時，放射性廢油收集箱體(1)為柜狀，主要起到支撐骨架的作用，長×寬×高的尺寸為：2 500 mm×1 300 mm×2 000 mm，隔板(2)設(shè)置在箱體(1)中間位置，隔板(2)將箱體(1)內(nèi)部均分為第一箱室(T1)和第二箱室(T2)兩個獨(dú)立箱室。底板(11c)、側(cè)板(11b)選用厚度為3.0 mm的1CR18NI9TI的不銹鋼板材機(jī)加而成，頂板(11a)及隔板(2)選用厚度為2.0 mm 的1CR18NI9TI的不銹鋼板材機(jī)加而成。

開口部(11d)一側(cè)的頂板(11a)上設(shè)有頂部滑軌(12)，開口部(11 d)一側(cè)的底板(11c)上設(shè)有底部滑軌(13)，推拉門的相對兩端分別適配連接在頂部滑軌(12)和底部滑軌(13)上；推拉門設(shè)為能夠相向滑動的兩扇，設(shè)置在分別由第一箱室(T1)和第二箱室(T2)所對應(yīng)的開口部(如圖1所示的左右兩側(cè))上。

1.2.2推拉門

推拉門作為第一箱室(T1)和第二箱室(T2)的隔離邊界，長×寬×高的尺寸為：1 260 mm×10 mm×1 900 mm，分別為由ZAICu5Mn型號的鑄造鋁合金板材整板機(jī)加而成。推拉門采用內(nèi)嵌方式安裝在頂部滑軌(12)和底部滑軌(13)上。推拉門的頂部及底部機(jī)加工直徑為8.0 mm的半圓形滑動凹槽，滑動凹槽需打磨光滑，以確保其與頂部滑軌(12)和底部滑軌(13)能夠適配連接，達(dá)到推拉無阻的效果。頂部滑軌(12)和底部滑軌(13)分別選用型號為1CR18NI9TI的半圓形不銹鋼棒機(jī)加而成，滑軌同樣打磨光滑，以確保推拉無阻。

1.2.3集液盤

集液盤(3)呈矩狀，其作用是：防止第一箱室(T1)和第二箱室(T2)的底部被污染、分別固定第一箱室(T1)和第二箱室(T2)中的收納桶(4)并收集收納桶(4)在意外情況溢出的殘液。集液盤(3)的長×寬×高的尺寸為：1 240 mm×640 mm×100 mm。集液盤(3)選用厚度為2.0 mm的1CR18NI9TI的不銹鋼板材機(jī)加而成，連接處采用無縫焊接工藝連接。集液盤(3)的一側(cè)表面設(shè)有用以連接固定收納桶的導(dǎo)向柱(31)，導(dǎo)向柱(31)呈矩狀排布。導(dǎo)向柱(31)主要用于固定并導(dǎo)向收納桶(4)。導(dǎo)向柱(31)呈正方形分布，對角線距離為：574 mm,選用直徑為10 mm、高度為50 mm的1CR18NI9TI圓柱形不銹鋼棒機(jī)加而成，采用無縫焊接工藝與集液盤(3)連接。

1.2.4收納桶

收納桶(4)的作用是：收納及儲存。收納桶(4)安裝在集液盤(3)的中間位置，由集液盤(3)的4個固定導(dǎo)向柱(31)固定。收納桶(4)外徑573 mm，內(nèi)徑571 mm，高885 mm，容積約200 L，選用厚度為2.0 mm 的1CR18NI9TI的不銹鋼板材卷制機(jī)加而成，采用電阻焊拼接，所有接縫做防滲漏處理。收納桶(4)還包括：與收納桶(4)相適配的具有把手(42)的桶蓋(41)，桶蓋(41)設(shè)置放氣孔。桶蓋(41)和把手(42)均選用厚度為1.0 mm的1CR18NI9TI的不銹鋼板材機(jī)加而成。

1.2.5固定支撐座

固定支撐座(5)的作用是：固定并支撐放射性廢油收集箱體(1)。固定支撐座(5)與放射性廢油收集箱體(1)選型相同，固定支撐座(5)采用無縫焊接工藝與底板(11c)連接。為便于運(yùn)輸，固定支撐座(5)的底部設(shè)置4個容器運(yùn)輸叉車孔(51)，叉車孔(51)的中心距小于等于1 660 mm，叉車孔寬度360 mm，叉車孔任意點(diǎn)垂直高度大于115 mm、小于120 mm。

1.2.6放射性鉛屏蔽防護(hù)板

放射性鉛屏蔽防護(hù)板(6)的作用是：最大限度地為放射性廢油收集存儲及轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)人員提供輻射屏蔽防護(hù)，選用鉛含量為99.9%、防護(hù)比例η-137Cs(662 keV)指標(biāo)達(dá)到-50%的鉛屏材料機(jī)加而成，放射性鉛屏蔽防護(hù)板(6)分別采用鉚接及環(huán)保膠密封的方式與側(cè)板(11b)及推拉門連接。

1.2.7附設(shè)

放射性廢油收集箱體(1)的頂部四角設(shè)有用以進(jìn)行吊運(yùn)收集裝置的吊耳(14)。吊耳(14)的作用是：協(xié)助吊運(yùn)放射性廢油收集容器，呈半圓環(huán)狀，共有4個，分別安裝在放射性廢油收集箱體(1)頂部四角的位置。吊耳(14)選用直徑為20 mm的1CR18NI9TI不銹鋼棒機(jī)加而成，采用無縫焊接工藝與頂板(11a)連接。

放射性廢油收集箱體(1)的頂板(11a)上設(shè)有照明裝置。本例中的照明裝置主要由冷光燈座和冷光燈組成，冷光燈座為冷光燈提供固定卡座，設(shè)置為兩個，分別安裝在放射性廢油收集箱體(1)的頂板(11a)上。

放射性廢油收集容器箱體(1)的各棱角、焊縫均經(jīng)打磨光滑，無毛刺；放射性廢油收集箱體(1)的連接處均采用防水設(shè)計(jì),連接處使用T型防水膠條密封，材質(zhì)為EPDM。環(huán)保膠選型為耐腐蝕、耐氧化、阻燃、憎水、無公害的環(huán)保膠。

2 廢油收集裝置具體實(shí)施技術(shù)評價

廢油收集裝置樣機(jī)在本電站進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，進(jìn)行了具體實(shí)施評價，得出該放射性廢油收集裝置具有如下效果：

第一、在安全和輻射防護(hù)方面：

1)收集裝置第一箱室和第二箱室中設(shè)有用以防止放射性廢油收集箱體底部污染的集液盤，集液盤上緊固有用以進(jìn)行收納和存儲的收納桶，能夠有效防止放射性廢油意外情況下外溢及放射性廢油收集容器底部污染，可有效防止放射性污染擴(kuò)散，而且便于放射性去污及核清潔作業(yè)；

2)側(cè)板和推拉門的內(nèi)側(cè)分別連接放射性鉛屏蔽防護(hù)板，可為放射性廢油收集存儲及轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)人員提供直接的輻射防護(hù)，有效降低輻射控制區(qū)內(nèi)放射性廢油收集過程工作人員的輻照劑量。

第二、在實(shí)用性方面：

1)廢油收集裝置相比傳統(tǒng)的收集容器，增大了存儲空間，解決了塑料桶及不銹鋼桶放射性廢油暫存容器存儲空間小、形狀不規(guī)則、穩(wěn)定性差、易老化破損、易沾污及污染擴(kuò)散等技術(shù)問題。

2)裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，易于維修、維護(hù)及成本控制。

3)能夠適用于核電站輻射控制區(qū)內(nèi)廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備布局，在輻射環(huán)境中，解決外購容器不滿足現(xiàn)場布局及輻射要求等問題，可以滿足控制區(qū)內(nèi)廠房標(biāo)準(zhǔn)化管理要求。

本放射性廢油收集裝置設(shè)計(jì)實(shí)施例2017年已通過國家知識產(chǎn)權(quán)局驗(yàn)收，獲實(shí)用新型專利，專利號：ZL201720630427.9[3]。

3 結(jié)語

本工作設(shè)計(jì)的“放射性廢油收集裝置”，能夠有效解決核電站廢油收集過程中存在的若干技術(shù)及管理問題，優(yōu)化改進(jìn)符合核電現(xiàn)場生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)合理可行。本設(shè)計(jì)已獲得實(shí)用新型專利，成品商業(yè)化后可解決核電行業(yè)廢油收集的實(shí)際問題，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價值，對核電站輻射防護(hù)最優(yōu)化有重要實(shí)際意義，可為業(yè)內(nèi)同行提供參考。