李克平

(中核四川環(huán)保工程有限責(zé)任公司，四川成都610006)

高放廢液貯存的安全保障

李克平

(中核四川環(huán)保工程有限責(zé)任公司，四川成都610006)

后處理廠高放廢液貯存安全管理至關(guān)重要。為保證高放廢液貯存安全，需要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，采取相應(yīng)的安全控制技術(shù)措施和管理措施。在工藝方面，需要嚴(yán)格控制液溫、液位、氫氣濃度和罐內(nèi)負(fù)壓等工藝參數(shù)；安全控制技術(shù)措施主要包括防止氫氣燃爆，廢液沉積，廢液泄漏，貯罐腐蝕檢測和輻射安全；安全管理措施主要包括核安全文化培養(yǎng)，建立經(jīng)驗反饋制度、巡回檢查和現(xiàn)場測量制度，做好應(yīng)急準(zhǔn)備和加強(qiáng)輻射防護(hù)與監(jiān)測等。

高放廢液；貯存安全；泄漏；氫氣燃爆；輻射安全

放射性廢物安全管理始終是我國核工業(yè)的重要工作之一，尤其是高放廢液貯存安全管理問題更是重中之重。高放廢液貯存安全風(fēng)險主要是廢液泄漏和氫氣燃爆。某核基地后處理廠產(chǎn)生的高放廢液貯存在不銹鋼和其他耐腐蝕合金材料貯罐中，貯罐設(shè)計壽命為15～20年。由于高放廢液是一種特殊的放射性廢物，具有放射性強(qiáng)、毒性大、半衰期長、發(fā)熱率高、腐蝕性強(qiáng)等特性，所以對高放廢液貯存有著嚴(yán)苛的要求，貯存過程中就必須盡早考慮后路，我國高放廢液主要是進(jìn)行玻璃固化處理，目前處理廢液的玻璃固化廠房正在建造過程中，全部處理貯存的高放廢液還需幾年時間。因此，在高放廢液玻璃固化工程設(shè)計、建設(shè)和固化處理期間高放廢液的貯存安全依然是需要高度關(guān)注的問題。

1 工藝控制

高放廢液的工藝控制在其貯存過程中至關(guān)重要，對高放廢液貯存中的參數(shù)控制影響廢液的安全性，并對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行在線檢測，確保廢液運(yùn)行參數(shù)的真實性，根據(jù)運(yùn)行的工藝參數(shù)分析高放廢液貯存狀況。高放廢液控制主要工藝參數(shù)包括液溫、負(fù)壓、氫濃度、液位等。

1.1 液溫控制

高放廢液貯存過程中，裂片元素衰變放出的能量被廢液吸收產(chǎn)生“自熱現(xiàn)象”，從而使廢液溫度升高，若不及時移去，隨著熱量的積累，可能引起廢液沸騰，從而增加排氣比活度，并對貯罐整體性造成不良影響。為保證貯罐的安全，需在貯罐內(nèi)設(shè)置多組冷卻水蛇管對高放廢液進(jìn)行冷卻。一般情況下，冷卻水蛇管應(yīng)設(shè)有1∶1備用組數(shù)，一組運(yùn)行，一組備用。根據(jù)罐內(nèi)溫度和環(huán)境溫度情況調(diào)節(jié)冷卻水流量，控制罐內(nèi)廢液溫度不超過45±5℃。

1.2 負(fù)壓控制

高放廢液貯存廠房布置應(yīng)按照高水平放射性廢液貯存廠房規(guī)定，參照輻射分區(qū)原則將廠房分為四區(qū)：白區(qū)、綠區(qū)、橙區(qū)和紅區(qū)，一定要嚴(yán)格執(zhí)行放射性區(qū)域控制，確保輻射安全。

為防止貯罐內(nèi)氣體擴(kuò)散進(jìn)入大氣，造成氣溶膠擴(kuò)散，污染環(huán)境，要求貯罐內(nèi)應(yīng)長期保持負(fù)壓狀態(tài)，必須保證貯罐內(nèi)負(fù)壓高于管溝和設(shè)備室負(fù)壓。氣流方向應(yīng)為白區(qū)→綠區(qū)→橙區(qū)→紅區(qū)，絕不允許倒流。

廠房內(nèi)設(shè)置進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、尾氣系統(tǒng)進(jìn)化裝置對貯罐負(fù)壓、設(shè)備室負(fù)壓進(jìn)行控制，由監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)負(fù)壓過低或過高，應(yīng)及時調(diào)節(jié)貯罐的負(fù)壓控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證貯罐負(fù)壓在允許控制范圍內(nèi)。

1.3 氫濃度控制

高放廢液在貯存過程中輻射產(chǎn)生氫氣積累，在一定條件下可能超過爆炸極限，在工藝上采用補(bǔ)充空氣稀釋法，通過置換貯罐內(nèi)氣體以降低貯罐氫濃度。設(shè)計通過貯罐內(nèi)補(bǔ)充空氣而將貯罐內(nèi)的氫氣濃度控制在一定范圍內(nèi)，帶走部分廢液衰變釋熱量。補(bǔ)充空氣由高放廢液室內(nèi)工藝管溝經(jīng)進(jìn)氣過濾器引入貯罐內(nèi)，萬一貯罐內(nèi)出現(xiàn)正壓，貯罐內(nèi)的氣體通過該過濾器過濾后排入其工藝管溝。

每個貯罐內(nèi)設(shè)有在線氫濃度監(jiān)測儀，連續(xù)監(jiān)測貯罐內(nèi)氫氣濃度。操作人員可以根據(jù)監(jiān)測的氫氣含量來調(diào)節(jié)貯罐的換氣速率及調(diào)節(jié)排氣系統(tǒng)，以動態(tài)改變貯罐內(nèi)氫氣含量，使其含量控制在工藝設(shè)計范圍內(nèi)，以確保廢液安全貯存。

1.4 液位控制

貯罐內(nèi)廢液是貯罐是否正常運(yùn)行的重要控制參數(shù)之一，貯罐液位突然上升和下降時，必須查明原因，是否冷卻水管與罐體泄漏或監(jiān)測儀表出現(xiàn)故障。為實時監(jiān)控貯罐廢液液位，每個廢液貯罐分別安裝不同工作原理的兩種液位監(jiān)測儀互為參考，一旦出現(xiàn)相同趨勢的波動，即可按異常現(xiàn)象處理。

2 安全控制措施

2.1 防止氫氣燃爆

據(jù)計算若貯罐稀釋空氣停止十幾小時，貯罐內(nèi)氫氣可達(dá)爆炸極限，這對貯罐的完整性是一個潛在威脅，因此設(shè)計上采取下列措施：

? 廠房設(shè)有兩路電源，互為備用，保障廠房不會出現(xiàn)停電所帶來的危害；

? 廠房內(nèi)設(shè)有備用空壓機(jī)，能在停電后備用，繼續(xù)向貯罐供應(yīng)稀釋空氣；

? 在貯罐和貯罐設(shè)備室無火種，這是消除氫氣燃爆的另一個必要條件。

2.2 廢液沉積

由于高放廢液產(chǎn)生的特殊性，其內(nèi)含有的懸浮物質(zhì)有可能在罐底或冷卻水管的表面沉積，從而引起局部過熱和局部腐蝕，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，采用空氣升液循環(huán)器進(jìn)行攪拌。啟動空氣升液器，注入壓縮空氣后，使整個貯罐的高放廢液均勻地形成干個強(qiáng)制的上下循環(huán)流，這樣就可達(dá)到攪拌目的。

2.3 廢液泄漏

貯罐泄漏主要是指高放廢液貯罐由于腐蝕產(chǎn)生縫隙造成的泄露，一旦發(fā)生泄漏事故，要對泄漏點處的輻射水平及氣溶膠進(jìn)行測量，同時分析核素組成及估算泄漏量，確定事故影響范圍及周圍環(huán)境污染程度，估算工作人員及附近居民所受的劑量當(dāng)量。確保貯罐廢液安全貯存的預(yù)防措施有：

? 選擇耐腐蝕的鋼材，并使用足夠腐蝕裕量的板材；

? 加工、焊制、焊縫檢查，盡量減少焊縫，避免角型焊縫，消除應(yīng)力，降低應(yīng)力腐蝕概率；

? 貯罐進(jìn)行滲漏檢驗；

? 貯罐廢液液位進(jìn)行雙重(控制表盤和PLC系統(tǒng))監(jiān)測；

? 建立多重有效的探漏監(jiān)測裝置；

? 設(shè)有應(yīng)急備用貯罐和倒罐裝置。

2.4 貯罐腐蝕檢測

在貯罐內(nèi)設(shè)置母材和幾種類型的焊縫試樣掛片，掛片懸掛于廢液中，共兩組，在貯罐在役期間可在一定時間點對掛片進(jìn)行檢查，掛片試樣由專用屏蔽小車移取后，放入試樣盒中，送去分析檢測，這是貯罐材質(zhì)和焊縫實現(xiàn)在役檢查的主要手段，也是對貯罐進(jìn)行安全評價的重要依據(jù)。

2.5 應(yīng)急轉(zhuǎn)運(yùn)裝置

高放廢液貯存廠房設(shè)置有轉(zhuǎn)運(yùn)裝置蒸汽噴射泵和高放揚(yáng)液器，配有應(yīng)急備用貯罐，一旦發(fā)生泄漏事故，就可以立即啟動應(yīng)急響應(yīng)。根據(jù)核設(shè)施應(yīng)急預(yù)案，高放廢液貯存廠房發(fā)生極為嚴(yán)重的核事故景象為“冷卻蛇管泄漏”和“貯罐泄漏”兩項。一旦發(fā)生上述兩類核事故，在冷卻水放射性超限和設(shè)備室氣溶膠污染嚴(yán)重情況下，需要開展廠房應(yīng)急工作，對發(fā)生事故的貯罐利用轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備將高放廢液倒入應(yīng)急備用貯罐。

2.6 輻射安全

對高放廢液貯罐廠房區(qū)域進(jìn)行輻射監(jiān)測，設(shè)置固定的輻射監(jiān)測儀，當(dāng)輻射監(jiān)測水平超過限制時，自動發(fā)出報警信號；設(shè)置放射性氣溶膠取樣裝置，定期對工作場所空氣的放射性氣溶膠濃度進(jìn)行測量；配備必要的輻射監(jiān)測儀表，對表面污染及工作人員所受劑量當(dāng)量進(jìn)行監(jiān)測。

2.7 臨界安全

采用罐內(nèi)廢液攪拌與補(bǔ)充進(jìn)氣的濃度控制方法，使廢液或殘留有機(jī)相中239Pu的濃度在任何條件下都低于極限值，以杜絕貯罐廢液發(fā)生臨界事故的可能。

3 管理措施

3.1 堅持核安全文化培養(yǎng)

提高單位員工核安全文化素養(yǎng)。制定和執(zhí)行安全重要性和個人行為需要的員工培訓(xùn)大綱，堅持核安全文化培養(yǎng)和檢查，使“安全第一、質(zhì)量第一”的理念植入人心，不斷提高企業(yè)安全業(yè)績。

3.2 控制廢物產(chǎn)生量

按照放射性廢物管理基本原則，采取合理的、先進(jìn)的處理工藝，產(chǎn)生的廢物進(jìn)行分類收集，減少放射性廢物產(chǎn)生量，保證廢液貯存系統(tǒng)安全，避免事故的發(fā)生，這是廢液貯存管理的根本方法。

3.3 建立經(jīng)驗反饋制

避免放射性擴(kuò)散和蔓延，建立各類管理程序、系統(tǒng)，確立管理方法。嚴(yán)格收集和控制數(shù)據(jù)，建立調(diào)查、分析、反饋體系，對已出現(xiàn)或產(chǎn)生的情況，定期開展經(jīng)驗反饋交流，找出事故最佳解決方法，確保高放廢液貯存安全。

3.4 應(yīng)急計劃

為確保高放廢液事故應(yīng)急系統(tǒng)的正常運(yùn)行，堅持事故隱患排查工作，制定事故應(yīng)急預(yù)案，做好事故應(yīng)急準(zhǔn)備，建立事故狀態(tài)下的補(bǔ)救措施。

3.5 設(shè)置巡回檢查和現(xiàn)場測量制

定期對現(xiàn)場進(jìn)行檢查巡視，記錄現(xiàn)場運(yùn)行狀況與儀表監(jiān)測情況進(jìn)行比對，確保工藝參數(shù)的真實性。全面監(jiān)控控制區(qū)域氣溶膠濃度水平，主要可作劑量率測量和污染測量，用測量儀器現(xiàn)場檢查；對貯罐區(qū)域進(jìn)行取樣分析，例如氣溶膠濃度、廢液等；進(jìn)行工況安全分析估計，以便控制放射性污染、擴(kuò)散。

3.6 嚴(yán)格執(zhí)行輻射防護(hù)及監(jiān)測

高放廢液貯存廠房區(qū)域建立防護(hù)體系，縮小管理過程中使環(huán)境、操作人員造成污染的可能。定期進(jìn)行地下水監(jiān)測，進(jìn)行地層土壤源項分析；管溝進(jìn)行監(jiān)測，查看管溝是否進(jìn)水，內(nèi)置管線是否損壞；夾層進(jìn)行監(jiān)測，通過信號和取樣檢查，查看設(shè)備是否進(jìn)水；設(shè)備室進(jìn)行監(jiān)測，確保設(shè)備的安全性。

3.7 建立工藝和管理規(guī)范

根據(jù)工藝運(yùn)行情況，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)運(yùn)行經(jīng)驗建立起標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范：工藝參數(shù)、監(jiān)測、取樣分析、系統(tǒng)設(shè)備儀表維護(hù)檢修、環(huán)境監(jiān)測、接收及轉(zhuǎn)送、輻射安全等規(guī)范，形成一套完善的運(yùn)行體系，滿足高放廢液安全貯存要求。

3.8 建立文件化數(shù)據(jù)庫

高放廢液安全管理關(guān)系到公眾和環(huán)境，可能會影響多代人的健康，對其貯存管理必須文件標(biāo)準(zhǔn)化，需長期妥善保存，方便查閱。收集和研究運(yùn)行和事故文件、科研分析報告、取樣分析記錄等技術(shù)資料，可提供高放廢液貯存的保障依據(jù)，也是促使高放廢液管理走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、安全化的重要措施，對保證國家核設(shè)施安全十分重要。

4 結(jié)束語

后處理廠高放廢液貯存安全至關(guān)重要，通過嚴(yán)格控制貯存設(shè)施的設(shè)計和建造質(zhì)量，在運(yùn)行期間嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行安全控制技術(shù)措施和安全管理措施，高放廢液貯存安全可以得到充分保障，我國高放廢液安全貯存的歷史經(jīng)驗對以后商業(yè)后處理廠開展類似工作具有重要借鑒意義。

Safety Guaranteeing for Storage of High level Liquid Wastes

LI Ke-ping

(Sichuan Environmental Protection Engineering Co.，Ltd，CNNC，Chengdu of Sichuan Prov.610006 )

Safe storage of high-level radioactive waste in reprocessing plant is an important task.To ensure safe storage of high-level radioactive waste，it is crucial to rigorously control process parameters and take technological and managerial measures.Process parameters such as temperature and level of liquid waste，hydrogen concentration and in-tank negative pressure should be strictly monitored and controlled.Technological measures for ensuring safety include prevention of hydrogen explosion，waste deposits and tank leakage，monitoring of tank corrosion and radiation protection.Managerial measures for ensuring safety mainly consist of fostering nuclear safety culture，putting in place operational experience feedback mechanism and walkdown inspection and insitu measurement scheme，making preparation for emergencies，and enhancing radiation protection and monitoring.

High-level radioactive waste; Safe storage；leakage; Hydrogen explosion; Radiation safety

2016-12-10

李克平(1967—)，男，退役治理管理專家，高級工程師，現(xiàn)任中核四川環(huán)保有限責(zé)任公司黨委書記，現(xiàn)主要從事退役治理管理、行政管理和人力資源管理等方面工作

TL24

A

0258-0918(2017)01-0001-04