劉慧銀，曹 玲，單志明，張冀蘭

中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽，314300

1 放射性廢液的簡述

根據(jù)國際原子能機構(gòu)的規(guī)定，放射性廢液根據(jù)其放射性活度的大小可分為四級：第I 級放射性活度小于或等于3700Bq/L，為弱放廢液；第II 級放射性活度大于3700Bq/L，小于或等于3.7×105Bq/L，為低放廢液；第III 級放射性活度大于3.7×105Bq/L，小于或等于3.7×109Bq/L，為中放廢液；第IV級放射性活度大于3.7×109Bq/L，為高放廢液。在壓水堆核電站運行過程中要產(chǎn)生一定數(shù)量的放射性廢液，其中絕大多數(shù)屬于弱放及低放廢液，但也有相當數(shù)量的中、高放廢液，這些廢液必須進行處理，否則將對環(huán)境產(chǎn)生一定的危害。

2 秦山基地放射性廢液的處理方法

2.1 秦山一廠320MW 機組放射性廢液的處理方法

電站采用核工業(yè)成熟的處理放射性廢水的處理方法。即過濾、離子交換、蒸發(fā)。

主要流程：從自流總管和壓流總管來的T1含硼水進入兩個有效容積為30m3的不銹鋼接收槽中的一個，再用輸送泵送至T1貯存槽，廢水在貯存槽里滯留100 天后，水中短壽命的放射性核素衰變?yōu)榉€(wěn)定元素。廢水的比活度由1.85×106Bq/l降到2.18×105Bq/l。在T1廢水進行蒸發(fā)前要先用NaOH 調(diào)節(jié)廢水的pH 值約為11，使廢水轉(zhuǎn)化成偏硼酸鈉。然后用T1 供料泵將偏硼酸鈉廢水送入予熱器，利用加熱蒸汽凝結(jié)水加熱廢水至95℃以上，再進入蒸發(fā)器進行廢液蒸發(fā)處理，必要時，一次性向蒸發(fā)器投加適量的消泡劑。蒸發(fā)器工作為半連續(xù)性操作，蒸殘液的偏硼酸鈉濃度控制在15.7%以內(nèi)，則停止進料和蒸發(fā)。蒸殘液從蒸發(fā)器底部排到殘液揚液器，最后將其送到固化廠房，蒸發(fā)器產(chǎn)出的二次蒸汽經(jīng)旋風分離器、凈化器進一步去除放射性，捕集下來的液滴經(jīng)液封盒流回到02 廠房地坑。凈化后的二次蒸汽再經(jīng)過冷凝，冷卻器，凝結(jié)水冷卻到50℃，進入T1冷凝檢測槽，取樣分析，根據(jù)水質(zhì)和比活度的檢測結(jié)果確定冷凝水去向。如水質(zhì)能滿足補水水質(zhì)要求，去硼回系統(tǒng)補水箱，如水質(zhì)不符合補水水質(zhì)要求，而且比放射性大于3.7×103Bq/l，小于9.0×103Bq/l，則采用樹脂床凈化處理，若大于9.0×103Bq/l 則返回T2水池。如果水質(zhì)不符合補水水質(zhì)要求，但其比活度小于3.7×103Bq/l 時，可以排到T3水池。

用離子交換工藝處理T1冷凝液，由一臺小流量供料泵將T1冷凝液送入樹脂床，按先陽床后陰床的順序，從上而下流過樹脂床，進料量控制在2m3/h，凈化水進T1檢測槽，取樣分析，根據(jù)水質(zhì)和比活度不同分別去硼回補水箱、硼回暫存箱和T3水池。具體流程如下圖所示。

放射性廢液濃縮分離方法包括蒸發(fā)法、化學沉淀法、離子交換法、膜分離法及電化學法等，其中前三種方法比較常用。放射性廢水的處理效果，通常用去污系數(shù)(DF)和濃縮系數(shù)(CF)表示，前者的定義是廢水原有的放射性濃度C0 與其處理后剩余放射性濃度C 之比，即DF=C0/C；后者的定義是廢水的原有體積與其處理后濃縮產(chǎn)物的體積之比，即CF=V 原水/V 濃縮。

一廠廢液處理系統(tǒng)清潔疏水蒸發(fā)器的濃縮倍數(shù)一般為38，工藝疏水蒸發(fā)器濃縮倍數(shù)為75，最大為100 倍，然后將蒸殘液送入固化廠房進行固化，由于倍數(shù)不高，蒸殘液較多，固化也會較多。

2.2 秦山二廠放射性廢液的處理方法

廢液根據(jù)根據(jù)放射性和化學成分不同分別進行收集，在處理工藝廢液時一般采取除鹽處理，但在停堆大修初期，由于一回路設備和系統(tǒng)中冷卻劑的疏水和泄漏，會使廢液放射性升高和硼濃度增加，因此需要預先更換除鹽床。這時進行廢液蒸發(fā)，會產(chǎn)生較多的濃縮液，從而增加了固體廢物的體積?；瘜W廢液需要進行蒸發(fā)處理，蒸餾液經(jīng)檢測合格后排往排放系統(tǒng)，濃縮液送往固體廢物處理系統(tǒng)水泥固化處理。

2.3 秦山三廠放射性廢液的處理方法

廢液處理系統(tǒng)主要包括廢液收集、貯存、凈化、排放、排放監(jiān)控、連續(xù)取樣分析。

廢液收集系統(tǒng)采用低放和中、高放廢液分別收集，根據(jù)其來源和放射性活度大小，直接排到相應的貯存箱內(nèi)貯存，以使其中的短壽命放射性核素衰變。當貯存箱內(nèi)的廢液達到一定高位且短壽命放射性核素得以充分衰變后，通過貯存箱泵強制進行循環(huán)攪動，然后對箱中的廢液取樣。如果廢液各項指標符合排放標準，則此箱中的廢液可以直接排放，否則，廢液必須經(jīng)過放射性凈化回路進行凈化去污處理。

凈化回路運行過程中，一旦發(fā)現(xiàn)過濾器進出口壓差高，則說明過濾器被堵塞，需要及時更換濾芯；一旦樣品分析發(fā)現(xiàn)樹脂失效，則需要更換樹脂，失效的過濾器濾芯和樹脂作為固體放射性廢物永久密閉儲存。

3 秦山廢液處理方法的不足

由于秦山廢液處理系統(tǒng)屬于80 年代設計，經(jīng)過多年的運行，存在一些不足：1）蒸發(fā)器操作、維護較麻煩；2）產(chǎn)生較多的二次廢物；3）處理速率較慢；4）濃縮比較低；5）后續(xù)處理（固化）成本較高。

4 先進液體廢物處理系統(tǒng)（ALCON）的簡介

先進液體廢物處理系統(tǒng)（ALCON）被稱為零廢水工藝，被認為是美國核工業(yè)中效果最佳和最經(jīng)濟的廢物清污工藝，已成為核電站蒸發(fā)器和干燥器的理想替代工藝，也可作為退役工程中的重要廢水處理系統(tǒng)。

先進液體廢物處理系統(tǒng)（ALCON）流程圖

分段超過濾與離子交換裝置將懸浮固體和溶解成分分成兩個獨立步驟去除，濃集液流在橫向流裝置的內(nèi)部得到循環(huán)。圖中一部分再循環(huán)的超過濾濃集物被泵入固體物質(zhì)收集系統(tǒng)（SCSTM），之后再回到濃集循環(huán)中，其中由于超過濾膜的阻擋積累下來的懸浮固體被SCSTM 收集起來。根據(jù)設計和運行情況，SCSTM 可具有非常高的固體物質(zhì)裝填能力，使收集到的物質(zhì)形成超濃縮物。這樣設計的裝置幾個月才更換一次，而閉端過濾裝置幾個星期就需更換。NUKEM 公司的SCSTM，就不再需要對超過濾廢液進行額外的工藝處理，廢物量也大大減少了。值得一提的是，對于含有有害固體物質(zhì)的廢液分離處理，SCSTM 都適用。這也是首次省掉超過濾系統(tǒng)附加處理工藝的設計。

Callaway 核電站用先進液體廢物處理系統(tǒng)（ALCON）進行處理廢液的量已達到4000 多立方米，包括地面排水槽和設備廢水槽的一大部分，處理過的廢水的電導率達到1500us/cm，懸浮固體達到300ppm。系統(tǒng)在超濾系統(tǒng)中去除懸浮的固體物質(zhì)，大部分濃縮流打入供入液流中繼續(xù)進行循環(huán)處理，而反沖或化學清洗產(chǎn)生的廢物流及少部分濃縮流泵入固體物質(zhì)收集系統(tǒng)，在此固體物質(zhì)可很好地被收集下來，液流則繼續(xù)返回到供入液流參加循環(huán)處理；而系統(tǒng)中的離子交換系統(tǒng)則用于溶解物質(zhì)的去除。這4000 多立方米廢液進過ALCON 處理分離出的固體物質(zhì)少于0.4m3。

Callaway 核電站使用超過濾/SCSTM/離子交換處理系統(tǒng)后獲得良好的效果，其顯著優(yōu)點為：

1）顯著降低了排水的放射性水平，一般為0.37 Bq/L 到3.7 Bq/L；

2）取代了蒸發(fā)器，從而減少了人員所受劑量、系統(tǒng)維護費用以及對廢物的操作和處置；

3）與操作蒸發(fā)器相比，所需的維護幾乎為零；

4）將懸浮固體，包括膠體微粒分離出來，對離子交換介質(zhì)起到保護作用；

5）在正確的操作條件下，反沖洗滌可使膜處理能力100%恢復到設計能力；

6）減少了二次廢物；

7）在正確的操作條件下，反沖洗可使膜處理能力達到120min/L 的設計能力，濃集物通過SCSTM 處理，無需額外處理裝置；

8）濃縮比可達萬分之一；

9）可根據(jù)廢水處理要求進行機動改變，從而可長期使用。

5 先進液體廢物處理系統(tǒng)（ALCON）在秦山的應用

320MW 機組在2013 年和2014 年第一季度產(chǎn)生的廢液量如下表：

現(xiàn)一廠水泥固化桶采用200L（φ560×900mm）的鐵桶，水泥量180～200kg，加入蒸殘液120L。按照上表來算，每年固化約170 桶，后續(xù)處理成本較大。

若使用ALCON 系統(tǒng)，首先占用面積不大，可實施性較大，而且處理分離出的固體物質(zhì)很少，大概少于0.2m3，這樣每年可以明顯較少廢液處理成本。秦山二廠、三廠機組更大，產(chǎn)生的廢水量更多，使用ALCON 效果更加明顯。

6 結(jié)論

先進液體廢物系統(tǒng)可以很好的處理核電廢液，顯著降低了排水的放射性水平，大大增加了廢液濃縮倍數(shù)，減少了處理后殘存液的體積，很大程度上減少了殘存液處理的費用。若先進液體廢物系統(tǒng)在秦山基地投用，將會減少核電的廢液后續(xù)處理量和處理廢液成本，使秦山基地成為世界一流核電。

[1]黃明犬，周從直，康青.中低放射性廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展.

[2]高永，顧平，陳衛(wèi)文.膜技術(shù)處理低濃度放射性廢水研究的進展.

[3]秦山基地三廢管理流程.