放射性固體廢物產(chǎn)生量評價(jià)指標(biāo)在秦山核電的應(yīng)用

張 金，徐宏明

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

引言

廣義上的中、低放射性廢固體物產(chǎn)生量包括了三個(gè)部分：一是電廠已整備完成具備最終處置條件的貨包；二是初步整備的中間容器；三是未整備的放射性廢物（原生廢物）。這個(gè)值能有效地反映出電廠的放射性廢物管理水平，并對于放射廢物的日常管理、政策制定有著重要的作用。但是受制于不同電廠的系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)、技術(shù)路線與管理模式不同，固體廢物產(chǎn)生量的統(tǒng)計(jì)方式、統(tǒng)計(jì)口徑有著較大的差異。這使得電廠在評價(jià)自身整體廢物管理水平以及與其他電廠進(jìn)行管理對標(biāo)時(shí)造成了一定的障礙，很難進(jìn)行衡量?！吨袊穗娺\(yùn)行電廠放射性廢物產(chǎn)生量評價(jià)指標(biāo)確立方案》[1]（以下簡稱確立方案）的發(fā)布為解決這個(gè)問題提供了一個(gè)思路。秦山核電基于該方案并結(jié)合各電廠放射性固體廢物的處理工藝，確立了自己的評價(jià)方法。

1 秦山核電放射性固體分類管理介紹

核電廠日常運(yùn)行過程中，其放射性主要來源于堆芯裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物、活化產(chǎn)物及腐蝕活化產(chǎn)物。核電廠的日常固體廢物與乏燃料相比具有體積份額很大，但放射性份額很小的特征[2]。按照《放射性廢物分類》[3]（GB 9133—2018）中的分類標(biāo)準(zhǔn)，電廠的日常固體廢物均屬于中、低以及極低放射性廢物。在核電廠放射性固體廢物管理中，根據(jù)放射性固體廢物的來源及整備方式不同，一般又可分為工藝廢物、技術(shù)廢物和其他廢物。其中工藝廢物指的是核電廠運(yùn)行中工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的廢物，包括蒸發(fā)濃縮液、廢樹脂、廢水過濾器芯子、通風(fēng)系統(tǒng)過濾器芯子、淤積物、重水蒸汽回收系統(tǒng)廢分子篩等。技術(shù)廢物指的是核電廠運(yùn)行中由于人員和維修活動中產(chǎn)生的廢物，主要包括個(gè)人防護(hù)用品、受到放射性污染的報(bào)廢工器具、設(shè)備部件等。電廠產(chǎn)生的除工藝廢物、技術(shù)廢物以外的其他廢物一般指放射性物質(zhì)污染的廢油、廢清洗劑和其他有機(jī)廢液等。根據(jù)后續(xù)整備的不同工藝路線，每種放射性固體廢物分類，如圖1所示[4]。

圖1 放射性固體廢物分類圖

2 原生廢物及換算因子

保持其產(chǎn)生狀態(tài)和數(shù)量的廢物，即未進(jìn)行超壓/固定/焚燒等處理的廢物被統(tǒng)稱為原生廢物，如第259 頁圖2 所示，待整備廢物與無計(jì)劃整備廢物皆為原生廢物?；谠鷱U物的產(chǎn)生形式、接收狀態(tài)各不同，想要將其歸一化統(tǒng)計(jì)較為困難，為此，《確立方案》中提出了換算因子的概念，即：

換算因子＝原生廢物產(chǎn)生量／預(yù)估貨包產(chǎn)生量

其中，原生廢物因其在產(chǎn)生時(shí)的形態(tài)不盡相同，其使用的計(jì)量單位也有所差異，如：技術(shù)廢物普遍采用的計(jì)量單位為重量單位“t”或“kg”；廢樹脂，濃縮液，分子篩等流體或小顆粒狀工藝廢物采用體積單位“m3”；水過濾器，通風(fēng)濾芯等設(shè)備類工藝廢物采用數(shù)量單位“個(gè)”；預(yù)估貨包產(chǎn)生量統(tǒng)一采用體積單位“m3”。所以，換算因子與減容比沒有直接關(guān)系，只有在原生廢物也采用體積單位時(shí)，換算因子與減容比數(shù)值相同。

換算因子是基于電廠對不同放射性廢物的整備工藝得出的系數(shù)，預(yù)估產(chǎn)生的貨包量在體積和重量上相較于原生廢物都有可能增大或者減小。如：對于可壓縮的技術(shù)廢物來說，采取的是壓縮或者超級壓縮的整備工藝，其在重量上略微增加（桶以及固定材料重量），在體積上則會減少，特別是在采取超壓工藝時(shí)平均減容比能達(dá)到4.5；對于通風(fēng)濾芯來說，現(xiàn)階段采取的框架清潔解控，濾棉濾紙壓縮打包的處置工藝，其在重量和體積上均會減少；而對于廢樹脂來說，因?yàn)椴捎昧斯袒墓に?，預(yù)計(jì)貨包產(chǎn)生量無論在重量或者體積上均會增加。

3 秦山核電放射性固體廢物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)方式介紹

3.1 統(tǒng)計(jì)原則

秦山核電的放射性固體廢物統(tǒng)計(jì)表格可大致分為4 個(gè)模塊，如圖2 所示。其中框1 為各類型放射固體廢物的細(xì)分?？?/3/4 為整個(gè)表格的主體部分：其中框2 為除待解控廢物外，電廠所有放射性廢物的原始產(chǎn)生量；框3 包括了能夠滿足電廠固廢暫存庫貯存條件并且已經(jīng)入庫的廢物貨包；框4 為電廠待解控廢物的產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)。

圖2 秦山核電放射性固體廢物產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)示例

秦山核電在進(jìn)行放射性固體廢物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)時(shí)，其表格條目會依據(jù)圖1 中放射性固體廢物分類及各電廠自身的整備工藝路線來細(xì)分或合并。如：秦山核電在分揀≤2 mSv/h 的低劑量率技術(shù)廢物時(shí)，會以圖1 中細(xì)化分類4 級來實(shí)施，但在統(tǒng)計(jì)時(shí)仍只以是否可壓來區(qū)分，只在貨包編碼上標(biāo)注是否可燃。

為了使放射性廢物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)的精確性更強(qiáng)，所有的待清潔解控廢物會從原生廢物中單列出來，在秦山核電，待清潔解控廢物指的是空氣過濾器框架、未被放射性污染的APG 樹脂及通風(fēng)過濾器活性炭。而最終貨包產(chǎn)生量在不僅包括了技術(shù)廢物、工藝廢物的水泥固定體或固化體等能夠滿足最終處置要求的貨包，還包括了經(jīng)過一般壓實(shí)打包的200L 金屬桶（中間容器）。

3.2 秦山核電整備工藝介紹

依據(jù)秦山核電各電廠廢物處理工藝，一廠、二廠和方家山都配套建有水泥固化線，四個(gè)電廠都配有壓實(shí)打包設(shè)備。其中，水泥固化線一般用于處理濃縮液、廢樹脂、廢過濾器芯子和高劑量率廢物等。濃縮液固化處理，廢物增容比約1.7～2.2；廢樹脂固化處理，增容比廢物增容比約2.3～3.0；外表接觸劑量率＞2 mSv/h 的廢水過濾器芯子用水泥漿固定在400L 鋼桶、C1 或C4 水泥桶內(nèi)，廢物增容比約2.5～14；外表接觸劑量率＞2 mSv/h 的高劑量率廢物水泥固定處理，廢物增容比為2～2.5。壓實(shí)打包系統(tǒng)用于處理表面劑量率≤2 mSv/h 的雜項(xiàng)干廢物，在秦山核電指的是各類技術(shù)廢物、烘干后的低劑量率廢水過濾器濾芯、通風(fēng)過濾器拆解后的過濾材料等。經(jīng)一般壓實(shí)打包的干廢物減容比約3～4，裝入到200L 金屬桶，不能直接處置；200L 金屬桶經(jīng)過超級壓實(shí)后，形成的廢物餅裝入400L 金屬桶灌漿固定后符合處置條件，最終減容比為4.5[5]。

3.3 換算因子的建立

換算因子是基于不同電廠對圖1 中各類型放射性廢物的整備工藝及差異化的操作規(guī)范得出的系數(shù)。所以，對于不同機(jī)組來說，就算同一類型廢物的轉(zhuǎn)化因子也可能不相同。部分轉(zhuǎn)化因子因涉及到電廠的敏感信息，只以高中低來標(biāo)識，詳見第260 頁表1 及其說明。

表1 秦山核電各生產(chǎn)單元轉(zhuǎn)化因子表

備注說明：

1）雜項(xiàng)廢物，采取了可燃與不可燃分開打包的策略，但在壓縮工藝上沒有區(qū)別，所以通用一個(gè)轉(zhuǎn)化因子；

2）四個(gè)生產(chǎn)單元在裝填技術(shù)廢物時(shí)的控制量不同，即最后得出的轉(zhuǎn)化因子也不同，可壓廢物約為0.5，不可壓廢物約為0.6；

3）濕廢物采取的是烘干后再打包的整備手段，所以采用與可壓縮廢物同樣的轉(zhuǎn)化因子；

4）廢樹脂、濃縮液等需要固化的工藝廢物因各個(gè)電廠的配方不同，故轉(zhuǎn)化因子也不同，廢樹脂一般約為0.4，濃縮液約為0.5。其中秦一廠的廢樹脂采取的是暫存在樹脂罐的工藝，其轉(zhuǎn)化因子為估計(jì)值。秦三廠不產(chǎn)生廢樹脂；

5）≤2 mSv/h 的廢水過濾器芯子采取的是拆解后打包的工藝。秦一廠與方家山因采用了超壓工藝，能將廢水過濾器壓成桶餅后裝400L 桶，所以能達(dá)到比秦二廠更高的壓縮比。

6）＞2 mSv/h 的廢水過濾器芯子采用的是直接固定的整備工藝，秦一廠與方家山因采用多芯支架固定在400L 桶內(nèi)的整備工藝，相比較秦二廠C1、C2水泥桶固定的方式能夠得到更高的包容比[6]。

7）秦三廠因堆型不同，廢水過濾器濾芯均采用的是裝入水泥容器固定的整備工藝。在計(jì)算高/低劑量率廢水過濾器芯的轉(zhuǎn)化因子時(shí)，針對容器的不同孔數(shù)（1、3、8 孔）確定了不同的轉(zhuǎn)化因子。

8）通風(fēng)濾芯采用的是拆解后，過濾濾芯材料打包，金屬框架金屬解控的整備工藝，故在統(tǒng)計(jì)時(shí)放射性廢物的產(chǎn)量實(shí)際是濾芯材料，如濾棉、膠等的產(chǎn)量，通常能得到比較高的轉(zhuǎn)換因子。

9）放射性分子篩與有機(jī)廢物的技術(shù)整備路線尚未確定，目前都處于暫存的狀態(tài)，所以將轉(zhuǎn)化因子設(shè)為1。

3.4 加入預(yù)估廢物產(chǎn)生量指標(biāo)后的優(yōu)勢

秦山核電原來采用的廢物產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)方式為：已整備貯存的放射性廢物量（廢物貨包）+各類型原生廢物的分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。該統(tǒng)計(jì)方式的主要特點(diǎn)為統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)清晰，在與本機(jī)組進(jìn)行縱向?qū)Ρ葧r(shí)，各原生廢物的分項(xiàng)產(chǎn)生量趨勢清晰，能較好的反應(yīng)出最小化措施對于電廠某項(xiàng)廢物減容的貢獻(xiàn)。但因?yàn)樵鷱U物的物理形態(tài)不盡相同，計(jì)量單位差異較大，且轉(zhuǎn)化為最終貨包需要生產(chǎn)條件與時(shí)間，而單單對比廢物貨包產(chǎn)生量指標(biāo)（圖2 框3）又會有較大的失真，所以，很難依據(jù)此統(tǒng)計(jì)年度固體廢物產(chǎn)生量指標(biāo)來評估電廠整體的放射性固廢管理水平，特別是在與其他機(jī)組進(jìn)行橫向比較時(shí)，更難發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

通過放射性固體廢物轉(zhuǎn)化因子的建立，所有原生廢物能歸一成統(tǒng)一的體積單位，這使得預(yù)估貨包產(chǎn)生量能夠納入廢物產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)中。新統(tǒng)計(jì)方式在繼承了原方式優(yōu)點(diǎn)的情況下，一定程度上解決了原先整理評價(jià)能力弱的問題。預(yù)估廢物產(chǎn)生量指標(biāo)的建立也為不同機(jī)組間放射性廢物最小化對標(biāo)提供了非常具有參考性的值。

3.5 效果評價(jià)

自2019 年7 月以來，秦山核電開始采用加入預(yù)估貨包的固廢產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)模式。從數(shù)個(gè)月的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，預(yù)估貨包產(chǎn)生量的值與整備貨包量的值相差較大。原因如下：由于原生廢物的統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)為經(jīng)過預(yù)處理后，其反應(yīng)廢物產(chǎn)量的時(shí)效性要好于整備貨包的時(shí)效性。如，廢樹脂接收后往往會在廢樹脂儲存罐中存放數(shù)月才進(jìn)行固化。這造成了一個(gè)較大的樹脂貨包產(chǎn)生量數(shù)據(jù)會在固化當(dāng)月產(chǎn)生，而預(yù)估貨包產(chǎn)量則按時(shí)間分布到各個(gè)接收的月份中。

新的統(tǒng)計(jì)方式使得放廢管理人員對于電廠的固廢產(chǎn)生量趨勢有了更清晰的認(rèn)識。從原生廢物的角度來進(jìn)行貨包產(chǎn)生量的預(yù)估相當(dāng)于將統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)前移。預(yù)估產(chǎn)生量相較于整備貨包量更貼近電廠的實(shí)際運(yùn)行，這使得固廢管理人員能夠更直觀判斷電廠運(yùn)行狀態(tài)對廢物產(chǎn)生量的影響。

4 結(jié)論

秦山核電基于《確立方案》重新制定了新的廢物產(chǎn)量評價(jià)方法，新的方法在結(jié)合了預(yù)估廢物產(chǎn)生量這一指標(biāo)后，明顯能夠更好的反應(yīng)出機(jī)組的廢物管理水平。但新統(tǒng)計(jì)方式還存在不足的地方：

1）原生廢物產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)與最終貨包產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)采取相對獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)方式。原生廢物缺乏動態(tài)的統(tǒng)計(jì)，對庫存原生廢物量掌握不夠清晰。

2）雖然秦山核電目前正積極推動有機(jī)廢液的微波-芬頓氧化工藝研究，但因?yàn)檎麄涔に嚿形闯墒?，有機(jī)廢物的預(yù)估產(chǎn)生量還不夠精確。

3）基于秦山核電可燃廢物焚燒整備的思路與焚燒整備技術(shù)相較于壓縮整備的高減容比，目前技術(shù)廢物光以是否可壓來區(qū)分略顯不夠精確。