艾明

摘要：AP1000核電低、中放廢物處理工藝對低、中放廢物暫存庫提出了更高的安全性、可操作性的要求，結(jié)合國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和廢物庫多年的設(shè)計、運行經(jīng)驗，提出了基于AP1000核電技術(shù)的低、中放廢物暫存庫設(shè)計的主要原則，包括了工藝方案、功能劃分、布置原則等方面的內(nèi)容以及所需的輔助系統(tǒng)，并將“格架設(shè)計”的理念引入到了貯存區(qū)的設(shè)計中，在完善廢物庫功能的同時，提高了廢物庫運行的安全性、可操作性，為后續(xù)低、中放廢物暫存庫設(shè)計工作提供了一定的技術(shù)支持和參考。

Abstract： Low and intermediate level radioactive waste disposal technic of AP1000 nuclear power plant puts forward request of higher security and operation to low and intermediate level radioactive solid waste interim storage. Combined with national and industry related standards and the design and operation experience of the waste repository， the main principles of low and intermediate level radioactive solid waste interim storage are put forward based on AP1000 nuclear power technology， which includes the content of process plan， function division， layout principles and other necessary auxiliary systems. And the concept of "frame design" is introduced into the design of storage area. At the same time， it can improve the function of the waste repository， improve the safety and operability of the operation of the waste repository， and provide some technical support and reference for the design of the low and intermediate level radioactive solid waste interim storage.

關(guān)鍵詞：AP1000；低、中放廢物；廢物暫存庫

Key words： AP 1000；low-intermediate level radioactive waste；interim storage

中圖分類號：TL94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0243-03

0 引言

核電廠在正常運行和檢修期間各系統(tǒng)會產(chǎn)生一些化學(xué)廢液、廢樹脂、過濾器濾芯、混合干廢物、以及其它一些低、中放射性廢物，這些廢物經(jīng)一定的處理工藝處理后，在統(tǒng)一規(guī)格的廢物包裝體內(nèi)進(jìn)行水泥固化或水泥灌漿固定，并被送入低、中放廢物暫存庫內(nèi)進(jìn)行暫存，當(dāng)達(dá)到一定暫存年限后被運至廢物處置場進(jìn)行最終處置。

根據(jù)國家核能的中長期規(guī)劃，在不久的將來國內(nèi)會有大量核電站投入運行，隨之產(chǎn)生的低、中放廢物也將相應(yīng)的增加。目前在運行的國家最終處置場僅有甘肅北山和廣東北龍兩個，國家最終處置場的規(guī)劃和建設(shè)嚴(yán)重滯后于核電站的建設(shè)，在役核電站廢物暫存庫的庫容已趨于飽和。因此，在役核電站廢物暫存庫的擴建、以及新建核電廠址廢物暫存庫設(shè)計的合理性必需加以關(guān)注和重視，同時也給設(shè)計人員提出了更高的要求。

廢物暫存庫作為廠址共用的子項，為全廠址經(jīng)處理后的低、中放廢物最終處置提供中間暫存，本文將根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合在役核電站廢物暫存庫的運行情況以及多年的廢物暫存庫設(shè)計經(jīng)驗，簡要概述低、中放廢物暫存庫設(shè)計時所關(guān)注的重點和要素，為廢物暫存庫設(shè)計人員提供一定的技術(shù)支持和設(shè)計參考。

1 低、中放廢物暫存庫功能

為滿足AP1000核電技術(shù)對低、中放廢物處理的要求，不再采用單臺機組單獨處理的方式和工藝，而采用了更先進(jìn)的廠址集中處理方式和處理工藝——廠址廢物處理設(shè)施（簡稱SRTF）。廢物暫存庫也不再作為廠址的獨立子項，而作為SRTF的一個組成部分。同時為方便低、中放廢物的管理和最終處置廠的規(guī)劃及運行，廢物包裝體不再采用不同規(guī)格和形式，而采用統(tǒng)一的規(guī)格和形式。

低、中放廢物暫存庫主要用于貯存核電站運行和檢修過程中產(chǎn)生的經(jīng)核電站廠址廢物處理設(shè)施（簡稱SRTF）處理、包裝后的低、中放射性廢物，貯存期滿后運至最終處置場處置。

2 廢物暫存庫設(shè)計遵循的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和原則

2.1 設(shè)計遵循的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

《核電廠低、中放射性水平固體廢物暫存庫貯存技術(shù)規(guī)定》GB 14589；

《電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)》GB 18871；

《低、中水平放射性固體廢物包裝安全標(biāo)準(zhǔn)》GB 12711；

《放射性廢物的分類》GB 9133；

《低中水平放射性固體廢物的淺地層處置規(guī)定》GB 9132；

《放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)定》GB 11806；

《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》GB 18871。

2.2 設(shè)計原則

①廢物暫存庫的設(shè)計需保證廢物包裝體在暫存期間的完整性和可回取性，并且符合GB 9132《低中水平放射性固體廢物的淺地層處置規(guī)定》和《放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)定》GB 11806的有關(guān)要求；

②保證工作人員和公眾所受到的輻照劑量不超過國家規(guī)定的限值，并遵循合理可行盡量低（ALARA）原則。

廢物暫存庫在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各暫存單元的功能及其放射性水平進(jìn)行合理規(guī)劃，相關(guān)聯(lián)的工藝集中配置，根據(jù)功能需求進(jìn)行合理的布置以達(dá)到節(jié)省空間、劑量分區(qū)、界限清晰的目的。

3 低、中放廢物來源及包裝體特性

低、中放廢物主要來自于核電站正常運行和檢修期間所產(chǎn)生的廢樹脂、化學(xué)廢液、水過濾器濾芯、HVAC過濾器濾芯和其它一些混合廢物等。上述廢物經(jīng)SRTF相關(guān)處理工藝處理后采用統(tǒng)一的包裝體進(jìn)行包裝固定或固化，并送入廢物暫存庫貯存。表1列出了三代電站AP1000的廢物來源，廢物統(tǒng)一采用200L金屬桶作為廢物包裝體（Φ560X900mm），包裝體必須滿足GB 12711中的相關(guān)規(guī)定。

4 低、中放廢物暫存庫設(shè)計

4.1 工藝設(shè)計

4.1.1 庫容設(shè)計

根據(jù)GB 14589-1993的要求：廢物暫存庫的設(shè)計貯存容量不應(yīng)少于核電廠三個月所產(chǎn)生的廢物量，并且不超過核電廠五年所產(chǎn)生的廢物量。

參考國內(nèi)在役核電站和在核建電站，以及目前國內(nèi)最終處置場的情況，基本庫容按照五年的廢物產(chǎn)量考慮，同時考慮核電站工藝系統(tǒng)特殊運行工況下的廢物產(chǎn)量，最終庫容需在基本庫容的基礎(chǔ)上增加上10%～20%的設(shè)計裕量。

由于AP1000采用了目前國際上應(yīng)用廣泛技術(shù)成熟的廢物處理工藝，尤其對于廢樹脂廢物包裝體大大減少，這樣更利于廢物庫的設(shè)計和建造。

廢物包裝體數(shù)量計算如下：

①廢過濾器濾芯

①功能劃分。

廢物暫存庫由貯存區(qū)、低中放暫存間、轉(zhuǎn)運功能單元、通風(fēng)系統(tǒng)功能單元、設(shè)備維修功能單元和人員活動和輔助功能單元等。各功能單元的具體設(shè)置如下。

1） 貯存區(qū)。

根據(jù)廢物包裝體的表面劑量率采用分區(qū)貯存，貯存區(qū)分為低放和中放貯存區(qū)。低放貯存區(qū)用于貯存表面劑量率≤2mSv/h的廢物包裝體，中放貯存區(qū)用于貯存表面劑量率>2mSv/h的廢物包裝體。

根據(jù)屏蔽計算結(jié)果，確定低、中放貯存區(qū)四周的墻厚和中放貯存區(qū)上空屏蔽樓板，以滿足輻射防護(hù)的要求。廢物包裝體在貯存區(qū)內(nèi)均采用垂直堆疊。

低放貯存區(qū)采用了剛性格架貯存模式垂直堆疊，較傳統(tǒng)的寶塔式堆疊增加了廢物暫存庫的利用率；較傳統(tǒng)廢物暫存庫空曠區(qū)域垂直堆疊貯存，能較好的防止廢物包裝體的傾倒和跌落，增強了廢物包裝體堆疊的穩(wěn)定性和安全性，為廢物暫存庫安全運行提供了有力保障。

中放貯存區(qū)采用了井式支架的貯存模式，支架上方的屏蔽樓板留洞，采用混凝土屏蔽塞蓋實、屏蔽，支架頂部與樓板留洞之間設(shè)置了導(dǎo)向板，方便廢物包裝體的吊運操作。與傳統(tǒng)暫存庫的混凝土井式通道貯存工藝相比，采用井式支架模式的中放貯存區(qū)減少了施工量和施工偏差，增加了廢物包裝體存、取操作的靈活性；貯存區(qū)下部整體空間增強了通風(fēng)系統(tǒng)的作用，減少了放射性氣溶膠局部累積和由于衰變熱產(chǎn)生的局部溫度升高的可能性。

2） 低、中放暫存間。

低、中放暫存間的主要功能是用于對廢物包裝體灌漿后進(jìn)行存放養(yǎng)護(hù)，暫存間四周墻體的厚度根據(jù)屏蔽計算的結(jié)果進(jìn)行設(shè)置以滿足人員輻射防護(hù)的要求。

3） 轉(zhuǎn)運功能單元。

廢物包裝體在滿足一定的暫存時間后，需轉(zhuǎn)運至廢物處置場進(jìn)行最終處置。為便于廢物包裝體的外運，減少轉(zhuǎn)運期間對廠區(qū)和周圍環(huán)境的影響，在廢物暫存庫內(nèi)設(shè)置了廢物包特性檢測間、廢物包裝體轉(zhuǎn)運間和轉(zhuǎn)運大廳。整個轉(zhuǎn)運準(zhǔn)備工作將在上述幾個房間內(nèi)完成。

4） 通風(fēng)系統(tǒng)功能單元。

該單元主要由進(jìn)風(fēng)機房、排風(fēng)機房組成。

5） 設(shè)備維修功能單元。

設(shè)置了設(shè)備維修區(qū)和檢修平臺，保證了設(shè)備的正常保養(yǎng)和檢修要求。

6） 人員活動和輔助功能單元。

設(shè)置了工藝值班室、吊車控制室、工具間和空桶存放間。保證了廢物暫存庫的正常運行和安全運行的需求。

②總體布置原則。

1）除通風(fēng)系統(tǒng)功能單元和設(shè)備維修功能單元外，其它各功能單元應(yīng)集中布置，利于節(jié)省空間、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。

2）應(yīng)充分考慮各功能單元間和功能單元內(nèi)部各房間的劑量水平，按照劑量水平由低至高依次布置；人員活動區(qū)與物流通道應(yīng)做到實體隔離，避免人物交叉，導(dǎo)致沾污。

3）進(jìn)風(fēng)機房應(yīng)盡量布置在劑量水平較低的一側(cè)，排風(fēng)機房與進(jìn)風(fēng)機房應(yīng)異側(cè)布置。通過單一路徑進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)，避免交叉污染。

4）維修區(qū)、設(shè)備檢修平臺應(yīng)采用就近布置的方案，便于設(shè)備的日常保養(yǎng)和檢修。

4.1.3 輻射分區(qū)

為確保工作人員在廢物暫存庫中受到的輻照低于GB18871中規(guī)定的限值，并滿足ALARA的要求；并根據(jù)AP1000核電的分區(qū)方式和原則，結(jié)合屏蔽計算的相關(guān)結(jié)果，對廢物暫存庫進(jìn)行了合理的輻射分區(qū)，見表2。

4.1.4 主要工藝設(shè)備及功能

廢物暫存庫內(nèi)配置了橋式起重機和廢物包裝體專用吊具，以實現(xiàn)廢物包裝體的暫存和轉(zhuǎn)運。起重機采用自動控制和手動控制兩種運行模式，且定位精度要求控制在±5mm之內(nèi)，起升機構(gòu)采用伸縮套筒來增加廢物包裝體吊運過程的穩(wěn)定性。起重機上配置了攝像頭，工作人員可在吊車控制室內(nèi)觀察吊運過程以及庫內(nèi)廢物桶的堆疊情況。

中放貯存區(qū)內(nèi)設(shè)置了井式支架，低放貯存區(qū)內(nèi)設(shè)置了剛性格架，以保證廢物桶堆疊的穩(wěn)定性、安全性、吊運操作的靈活性，避免了廢物桶的傾倒。

4.2 輔助系統(tǒng)設(shè)施

廢物庫內(nèi)設(shè)置了通風(fēng)、通信、輻射監(jiān)測等輔助系統(tǒng)，保證其運行的安全性。

4.2.1 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計要求是要保證整個廢物庫工作時的正常換氣，收集并凈化廢物庫內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體的氣溶膠，保證廢物庫控制區(qū)的負(fù)壓，避免有害氣溶膠向周圍環(huán)境擴散。氣流組織由放射性水平低的區(qū)域流向放射性水平高的區(qū)域，排風(fēng)系統(tǒng)增設(shè)了高效過濾器，氣體最終通過專門設(shè)置的煙囪監(jiān)測排放。

4.2.2 跟蹤系統(tǒng)

廢物暫存庫內(nèi)設(shè)置了跟蹤系統(tǒng)，以接收廢物包裝體在前段工藝所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，并記錄廢物包裝體入庫、出庫時間，碼放位置和出庫時廢物包裝體特性監(jiān)測數(shù)據(jù)，將上述數(shù)據(jù)通過計算機跟蹤系統(tǒng)整合一體存檔，并附載廢物包裝體送至最終處置場。實現(xiàn)了廢物源至最終處置數(shù)據(jù)的完整性，為最終處置帶來了便利。

4.2.3 通信系統(tǒng)

此部分包括了通信系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)和火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)。

①通信系統(tǒng)包含了正常的自動電話、調(diào)度電話和廣播系統(tǒng)。以實現(xiàn)廢物庫正常及事故工況下工作人員之間的通訊。

②閉路電視監(jiān)測系統(tǒng)主要用于觀察廢物庫內(nèi)廢物包裝體的吊運過程和廢物庫內(nèi)廢物包裝體堆疊情況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

③火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)能對現(xiàn)場的火災(zāi)進(jìn)行迅速、有效的探測，在火災(zāi)的初期即能發(fā)出報警信號，確定著火點，并通知相關(guān)人員。使得火災(zāi)在初期階段就被撲滅，減小火災(zāi)的影響和損失，將火災(zāi)時對電廠安全重要功能的影響降至最低，為廢物暫存庫的安全可靠運行提供有力的保障。

4.2.4 輻射監(jiān)測系統(tǒng)

①連續(xù)監(jiān)測廢物暫存庫內(nèi)可能存在的γ輻射場；

②配置了排風(fēng)取樣回路組合裝置，對廢物暫存庫排風(fēng)系統(tǒng)中的放射性物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)取樣；

③配置電子式個人劑量計和熱釋光劑量計，以測量和記錄工作人員所受的χ、γ輻射的劑量和劑量率；

④配置便攜式空氣取樣器，在廢物暫存庫內(nèi)進(jìn)行氣載放射性濃度的定期取樣；

⑤配置便攜式α/β表面污染監(jiān)測儀，巡回監(jiān)測廠房內(nèi)可能存在的輻射場，也可對準(zhǔn)備離開暫存庫的設(shè)備表面進(jìn)行放射性污染測量。

4.2.5 消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)的設(shè)置提供了廢物暫存庫的滅火手段，保護(hù)工作人員，減少火災(zāi)損失，防止由于火災(zāi)所產(chǎn)生放射性污染。

廢物暫存庫設(shè)計為戊類廠房，耐火等級二級，故不設(shè)置室內(nèi)消火栓，但根據(jù)可燃物的性質(zhì)和數(shù)量在廢物暫存庫的相關(guān)房間和區(qū)域配置一定數(shù)量的移動式滅火器，為工作人員提供火災(zāi)初期的滅火手段。

5 總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了針對AP1000核電技術(shù)低、中放廢物暫存庫庫容設(shè)計、暫存庫功能劃分和總體布置設(shè)計考慮的主要因素和設(shè)計要點，并簡述了輻射分區(qū)、工藝設(shè)備和通風(fēng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)的設(shè)計要素。為后續(xù)核電站低、中放廢物暫存庫的設(shè)計人員提供了一定的參考和技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡挺松.放射性固體廢物暫存庫的設(shè)計體會[J].核工程研究與設(shè)計，2009，2：46-49.

[2]GB 14589-1993，核電廠低、中放射性水平固體廢物暫存庫貯存技術(shù)規(guī)定[S].

[3]GB 18871-2002，電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]GB 12711-1991，低、中水平放射性固體廢物包裝安全標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB 9133-1995，放射性廢物的分類[S].

[6]GB 9132-1988，低中水平放射性固體廢物的淺地層處置規(guī)定[S].

[7]GB 11806-2004，放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)定[S].

[8]GB 18871-2002，電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].