核電廠廢液排放的分析與優(yōu)化

溫佳琦

摘要：核電廠經(jīng)常出現(xiàn)廢液放射性高而無法排放的問題。本文針對(duì)該問題，分析總結(jié)了廢液在收集、處理和排放上存在的問題，并對(duì)相關(guān)問題提出了改進(jìn)、處理措施，可大幅降低了廢液的放射性，為廢液排放提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：廢液;放射性高;排放

1.系統(tǒng)介紹

放射性廢液處理系統(tǒng)功能是接收、處理、貯存、取樣、監(jiān)測(cè)和排放電廠運(yùn)行期間產(chǎn)生的放射性廢液。放射性污染廢液主要來源有：從反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)收集到的含硼廢液、從安全殼地坑和放射性廢液疏排系統(tǒng)收集到的潛在高懸浮顆粒含量的廢液、來自熱水槽和淋浴的洗滌劑廢液、來自化學(xué)實(shí)驗(yàn)室或其他相對(duì)較少的高懸浮固體含量的化學(xué)廢液。當(dāng)蒸汽發(fā)生器發(fā)生一次側(cè)向二次側(cè)泄漏時(shí)，蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)可將帶有放射性的蒸汽發(fā)生器排污排至廢液暫存箱。其流程如圖1所示：

核島的放射性廢液中放射性核素主要以離子、膠體、顆粒三種狀態(tài)存在，其中離子主要依靠離子床進(jìn)行離子交換處理、膠體主要依靠添加絮凝劑后通過深床吸附處理、顆粒則主要通過過濾器截留過濾。經(jīng)過處理后的廢液進(jìn)入監(jiān)測(cè)箱，進(jìn)行再循環(huán)、取樣、排放。

2.廢液排放問題分析

核島的放射性廢液主要分為離子態(tài)和顆粒態(tài)兩類。

2.1離子態(tài)廢液中特征核素活度高

通過對(duì)活度超限的廢液進(jìn)行取樣分析，其中對(duì)總γ貢獻(xiàn)最大的核素主要為Ag-110m。

2.1.1 Ag-110m來源

經(jīng)過分析，核島系統(tǒng)中Ag-110m產(chǎn)生的可能性來源分為三個(gè)方面：1）核電廠所用的控制棒采用銀-銦-鎘材質(zhì)，其中銀的含量在80%左右。若控制棒包殼發(fā)生破損，會(huì)引起銀的大量釋放;2）壓力容器（RV）法蘭面O型密封環(huán)表面鍍銀層銀的脫落;3）由于銀具有良好的延展性，一些泵和管道法蘭的墊片中使用了銀作為密封材料，這部分銀也有可能進(jìn)入系統(tǒng)。

2.1.2 Ag-110m去除效果差

核電站放射性廢液處理系統(tǒng)的樹脂床采用Graver生產(chǎn)的GR3-17NG凝膠型樹脂，凝膠型樹脂的孔道平均直徑為1nm，小于Ag-110m顆粒直徑，吸附Ag-110m顆粒效果差，去除效率低。

如選用絮凝裝置來去除Ag-110m，在使用過程中由于流動(dòng)電動(dòng)儀在硼水工況下顯示異常，無法自動(dòng)進(jìn)行絮凝劑添加。且絮凝裝置藥劑配置等耗時(shí)耗力，使得廢液處理無法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

廢液中的雜質(zhì)主要來源于深床中的天然沸石磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)、安全殼地坑和放射性廢液疏排系統(tǒng)收集到的潛在高懸浮顆粒含量的廢液（通過地漏進(jìn)入的雜質(zhì)，如保潔廢液等）、有高懸浮固體含量的化學(xué)廢液、放射性廢液處理系統(tǒng)各個(gè)箱體中沉積的雜質(zhì)等。

大修期間產(chǎn)生的廢液來源廣泛，雜質(zhì)較多。在廢液處理時(shí)頻繁出現(xiàn)放射性廢液處理系統(tǒng)的前置過濾器、后置過濾器壓差高的報(bào)警，處理后的廢液也因含有部分雜質(zhì)導(dǎo)致放射性較高，從而影響廢液排放。

2.3閥門內(nèi)漏引起系統(tǒng)管道產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，造成排水異常

放射性廢液處理系統(tǒng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)箱的進(jìn)排水管道為插入至箱體底部布置，且監(jiān)測(cè)箱底部均高于放射性廢液的排放管線，導(dǎo)致放射性廢液排放過程中，部分監(jiān)測(cè)箱的出口閥內(nèi)漏，引起系統(tǒng)管道產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，將具有較高放射性的廢液通過虹吸進(jìn)入排放管道，引起廢液出口流出液就地輻射處理器監(jiān)測(cè)到的數(shù)值異常升高，出現(xiàn)儀表高報(bào)，導(dǎo)致排水異常中斷。

3.問題解決

3.1 解決廢液中雜質(zhì)多的問題

3.1.1減少進(jìn)入廢液的雜質(zhì)

在每次大修前安排人員進(jìn)行輻射控制區(qū)內(nèi)的地漏清潔，設(shè)置專門的排水地漏并對(duì)這些地漏使用濾網(wǎng)包裹，初步對(duì)排入系統(tǒng)的水進(jìn)行過濾;對(duì)在輻射控制區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的零星的高放射性廢液、雜質(zhì)含量多的廢液以及保潔產(chǎn)生的廢液進(jìn)行集中收集，經(jīng)特殊處理后再排入系統(tǒng)。

3.1.2去除廢液中的雜質(zhì)

（1）大修前安排廢液暫存箱內(nèi)部淤泥清理可一定程度上減少了廢液中的雜質(zhì)。條件允許的情況下，可考慮人員進(jìn)入廢液暫存箱內(nèi)部進(jìn)行深度清潔。

（2）大修期間各個(gè)工況產(chǎn)生的各類廢液可根據(jù)其雜質(zhì)含量、核素種類、放射性高低，根據(jù)具體情況盡量將相同類的廢類排入同一個(gè)箱體，避免各類廢液混合交叉污染，以免造成后期難處理的結(jié)果。

（3）根據(jù)廢液取樣結(jié)果中雜質(zhì)的含量，及時(shí)調(diào)整放射性廢液處理系統(tǒng)前置過濾器、后置過濾器的濾網(wǎng)目數(shù)來充分過濾掉雜質(zhì)，達(dá)到預(yù)期的效果，避免重復(fù)進(jìn)行處理。

3.2 放射性核素（Ag-110m）含量高

3.2.1減少進(jìn)入廢液中特征核素Ag的含量

在大修期間壓力容器開蓋時(shí)對(duì)O型密封環(huán)處Ag進(jìn)行清理，確保Ag清潔凈到位。

3.2.2去除廢液中的Ag-110m

直接在廢液暫存箱進(jìn)行絮凝劑添加。多次排水經(jīng)驗(yàn)表明，按此方法添加絮凝劑，去除核素效果明顯，效率更高，大幅度提高廢液的處理水平。

3.3 預(yù)防系統(tǒng)閥門的內(nèi)漏虹吸

在規(guī)程中增加注意事項(xiàng)，廢水排放前關(guān)閉其他罐體出口閥。在系統(tǒng)啟泵排水時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注其他罐體的液位、泵的出口壓力變化、廢液出口流出液就地輻射處理器示數(shù)。如發(fā)現(xiàn)異常，立即停止排放并進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏后，在后續(xù)窗口及時(shí)對(duì)內(nèi)漏閥門進(jìn)行維修。

4.效果

（1）高效。大幅度減少進(jìn)入廢液的雜質(zhì)，降低廢液的處理難度，防止因廢液取樣不合格造成來回傳水，造成多次重復(fù)性工作;不同的廢液盡可能分類收集，避免互相交叉;針對(duì)性的處理主要的特征核素，降低廢水放射性。如此，在大修等排水量大的階段，能夠提高排水效率，及時(shí)排除廢液，減少機(jī)組運(yùn)行壓力。

（2）節(jié)省人力。經(jīng)過優(yōu)化，減少?gòu)U液中雜質(zhì)，減少了廢液來回處理的次數(shù)、降低了過濾器堵塞需要更換的次數(shù)、減少了手動(dòng)添加絮凝劑的次數(shù)，在運(yùn)行、維修、化學(xué)等領(lǐng)域均節(jié)省了人力。

（3）減少人員接受的劑量。

5.結(jié)論

通過多個(gè)優(yōu)化措施減少了廢液中的雜質(zhì)，降低了廢液的放射性，并針對(duì)其他相關(guān)問題提出了改進(jìn)意見，解決了廢液排放的難題。

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