樊一軍　唐楊　馬興均

【摘 要】放射性廢物處理中心是集放射性固體廢物、廢液、氣載流出物處理的綜合處理設(shè)施。本文介紹了放射性廢物處理中心建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難點(diǎn)、主工藝設(shè)計(jì)、技術(shù)革新等工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；對(duì)設(shè)計(jì)、采購、施工等關(guān)聯(lián)過程關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)并提出改進(jìn)建議。

【關(guān)鍵詞】放射性廢物處理；建設(shè)；技術(shù)管理

1 工程簡(jiǎn)介

中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)了放射性廢物處理中心工程，放射性廢物處理中心是一個(gè)集放射性固體廢物、廢液、氣載流出物處理的復(fù)雜系統(tǒng)工程。建設(shè)內(nèi)容包括廢液處理系統(tǒng)、水泥固化系統(tǒng)、金屬廢物切割減容系統(tǒng)、工器具去污系統(tǒng)、放射性車輛去污系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、鍋爐房、煤棚及煙囪等設(shè)施。項(xiàng)目建設(shè)周期60個(gè)月，要求在36個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建造，并具備熱投料條件。

2 工程設(shè)計(jì)基本原則

嚴(yán)格遵循國家有關(guān)法規(guī)，執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；確保工作人員、公眾和環(huán)境的安全，使工作人員和公眾所受的劑量符合合理可行盡量低原則；

符合區(qū)域規(guī)劃、設(shè)施具有良好的使用性，滿足廢物種類變化的要求；

充分考慮設(shè)施的安全性，采用成熟、可靠的工藝技術(shù)，并遵循廢物最小化原則；選用設(shè)備可靠，便于運(yùn)行、維修和管理，且經(jīng)濟(jì)合理；

充分利用現(xiàn)有輔助設(shè)施及供水、供電、供汽等公用工程設(shè)施，以節(jié)約投資。

3 工程設(shè)計(jì)的主要問題

建設(shè)廠址范圍可用地有限，工程構(gòu)筑物及工藝設(shè)備布局困難；

工程存在邊設(shè)計(jì)、邊施工不利條件，設(shè)計(jì)管理難度大；

基于輻射防護(hù)最優(yōu)化、廢物處理最小化管理原則，工程主工藝采用的很多新方法和新技術(shù)，非標(biāo)設(shè)備比重高，設(shè)計(jì)難度大。

4 工程設(shè)計(jì)技術(shù)管理

4.1 主廠房總體設(shè)計(jì)。

總體設(shè)計(jì)采取措施包括：

根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)狀條件，因地制宜，合理布置；將放射性廢液處理車間、放射性固體廢物減容車間、暫存庫等組成一個(gè)聯(lián)合廠房。鍋爐房及煤棚集中布置在聯(lián)合廠房的東南側(cè)，提高了土地利用率。

綜合考慮可運(yùn)行性、可維修性要求，確定主廠房為控制區(qū)部分地下兩層、局部五層，框架結(jié)構(gòu)。建筑面積9150余m2。主廠房生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)。

根據(jù)工藝要求，科學(xué)組織人流和物流，優(yōu)化布置。地下一、二層主要布置放射性廢液貯存設(shè)施、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備等，地上一屋主要布置處理設(shè)施、運(yùn)行監(jiān)控等設(shè)施。地上二屋為檢驗(yàn)、試驗(yàn)設(shè)施及運(yùn)行控制室。實(shí)現(xiàn)總平面布置緊湊合理，功能分區(qū)明確、路由順暢合理。

4.2 廢液處理設(shè)計(jì)

放射性廢液處理采用活性炭過濾、蒸發(fā)、離子交換等工藝進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)兩套處理能力為2m3/h的深床過濾預(yù)處理系統(tǒng)、蒸發(fā)處理系統(tǒng)和離子交換系統(tǒng)，1套處理能力為0.5m3/h的中放廢液預(yù)處理系統(tǒng)以及廢液排放系統(tǒng)。

根據(jù)放射性廢液來源及活度水平，分類收集、處理、貯存；中放廢液→預(yù)處理系統(tǒng)→中間貯收集暫存→2#蒸發(fā)系統(tǒng)減容→蒸殘液貯存系統(tǒng)待固化；低放廢液→低放廢液預(yù)處理系統(tǒng)→1#蒸發(fā)系統(tǒng)減容→蒸殘液貯存系統(tǒng)待。蒸發(fā)形成的凈化水監(jiān)測(cè)合格后實(shí)現(xiàn)排放。系統(tǒng)具備反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下的應(yīng)急接收貯存功能。

工藝設(shè)計(jì)結(jié)合工程處理源項(xiàng)及廢物最小化的處理需求，研發(fā)了包括中央循環(huán)管一體式蒸發(fā)器、霧沫夾帶凈化器等先進(jìn)技術(shù)處理裝備。并應(yīng)用PDMS三維工廠建設(shè)模對(duì)工藝布局進(jìn)行優(yōu)化，充分利用有限的設(shè)備空間。

4.3 水泥固化處理設(shè)計(jì)

水泥固化處理包括粉料輸送計(jì)量系統(tǒng)、蒸殘液（廢樹脂）接收計(jì)量系統(tǒng)、水泥固化線、劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。處理對(duì)象為蒸殘液、廢樹脂。

固化主工藝：蒸殘液（廢樹脂）→計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量→濕料加注→攪拌系統(tǒng)、干料加注同步進(jìn)行→劑量檢測(cè)→轉(zhuǎn)運(yùn)養(yǎng)護(hù)。

工藝設(shè)計(jì)根據(jù)源項(xiàng)處理需求，結(jié)合輻射防護(hù)最優(yōu)化要求，對(duì)比論證了國內(nèi)兩種固化工藝（桶內(nèi)攪拌、桶外攪拌），選定桶內(nèi)攪拌工藝。研發(fā)了包括固化體智能搬運(yùn)、自動(dòng)取封蓋、裝桶攪拌、干物料封閉作業(yè)、桶表面自動(dòng)取樣等具有較高自動(dòng)化水平的處理裝備，實(shí)現(xiàn)工藝處理過程的智能控制。

4.4 動(dòng)力機(jī)械手自主化研制。

金屬切割減容系統(tǒng)用于對(duì)放射性金屬廢物（表面輻射水平≤2mSv/h）切割減容處理，工藝設(shè)計(jì)為：鋼箱（待切割物項(xiàng)）→轉(zhuǎn)運(yùn)至切割熱室→熱室內(nèi)切割、分揀→廢物裝箱→檢測(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)分類存放。

系統(tǒng)中核心切割裝置-動(dòng)力機(jī)械手安裝在切割熱室內(nèi)，是一個(gè)多系統(tǒng)集成裝備。圍繞該設(shè)備自主研發(fā)，完成設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)分解，確定了包括移動(dòng)平臺(tái)、動(dòng)力機(jī)械臂、快換工具頭、控控制系統(tǒng)四基本功能模塊，每個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，并具有較高的可重構(gòu)能。

結(jié)合熱室遙控操作工況需求，建立基本模塊、子模塊、功能陣列，給出解決方案，并完成系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)。

在動(dòng)力機(jī)械手自主化研制過程中，選擇國內(nèi)領(lǐng)域的主流廠家聯(lián)合開發(fā)，并對(duì)部分關(guān)鍵部先行進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)。

5 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)間極為不充分的壓力，業(yè)主單位組織專門設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，采取系統(tǒng)的管理及技術(shù)措施，積極協(xié)調(diào)二次設(shè)計(jì)單位，協(xié)同設(shè)計(jì)，較好解決設(shè)計(jì)與采購，設(shè)計(jì)與施工交叉問題，對(duì)工程快速推進(jìn)，按期具備工程配套條件起到了積極作用。但同時(shí)受制于“三邊工程”交叉進(jìn)行這種不科學(xué)的建設(shè)方法，在工程建設(shè)過程中反應(yīng)出一些問題，值得改進(jìn)提高。

1）要高度重視設(shè)計(jì)院與制造單位之間資料交換問題。對(duì)部分需二次設(shè)計(jì)或制造單位詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)備。存在因采購工作滯后，制造單位無法及時(shí)返資，影響后續(xù)設(shè)計(jì)任務(wù)包括配管、土建、電儀等配套設(shè)計(jì)。往往開天窗開展后續(xù)設(shè)計(jì)，增加后續(xù)建設(shè)過程措施成本，對(duì)項(xiàng)目投資控制影響較大。此類設(shè)計(jì)計(jì)劃需同步將采購計(jì)劃、制造單位二次設(shè)計(jì)計(jì)劃納入設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行管控。

2）要關(guān)注大宗設(shè)備、長周期設(shè)備供貨進(jìn)度。大宗設(shè)備、長周期設(shè)備滯后供貨往往直接影響土建施工方案的設(shè)計(jì)。 采購控制尤其重要。放射性處理中心建設(shè)項(xiàng)目因部分地下二層成品貯存設(shè)備供應(yīng)延遲，為保證地上一層構(gòu)筑施工進(jìn)度，大量計(jì)劃外使用鋼支撐設(shè)計(jì)，增加工程成本。

3）各參建方應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)、施工、物資供應(yīng)等各方協(xié)調(diào)配合。設(shè)計(jì)單位應(yīng)有預(yù)見性，盡量減少設(shè)計(jì)變更，物資供應(yīng)部門應(yīng)建立動(dòng)態(tài)信息制度，盡時(shí)發(fā)布物資預(yù)警。施工單位依據(jù)施工計(jì)劃，按照“干一、看二、想三”的工作要求，將問題考充分，落到實(shí)處，保障工程連續(xù)開展。

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint