鄒世偉 張慶亮 范錫文

【摘 要】中核運(yùn)行秦二廠放射性廢液處理系統(tǒng)對(duì)廢液中放射性核素110mAg的去除效率多次突然降低，影響了放射性流出物的排放。本文根據(jù)110mAg現(xiàn)狀和問題分析，在電廠化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立試驗(yàn)裝置，模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行流速、pH、濾膜孔徑和過濾時(shí)間等因素的針對(duì)性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了樹脂對(duì)110mAg核素去除效率的變化規(guī)律，提出了降低廢液處理流速、減小過濾器孔徑和延長(zhǎng)廢液凈化時(shí)間等提高110mAg核素去除效率的方法。

【關(guān)鍵詞】放射性廢液處理;110mAg;膠體;樹脂

中圖分類號(hào)： TM623;TL94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）03-0173-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.071

Study on Factors Affecting the Removal of 110mAg From PWR Nuclear Power Plants

ZOU Shi-wei ZHANG Qing-liang FAN Xi-wen

（CNNP Nuclear Operations Management Co.，Ltd，Haiyan Zhejiang，314300 China）

【Abstract】The removal efficiency of 110mAg in waste liquid in the radioactive waste liquid treatment at Qinshan Nuclear Power Plant Phase II of CNNO has been reduced many times，affecting the discharge of radioactive effluent.In this paper，based on the analysis of the current situation and problems of 110mAg，a test device was set up in the chemical laboratory of the power plant to simulate the on-site targeted tests on factors such as flow rate、pH、filter membrane aperture and filtration time.The change rule of the removal efficiency of 110mAg by resin was found，and the methods to improve the removal efficiency of 110mAg by reducing the flow rate of waste liquid treatment，reducing the pore size of filter and extending the purification time of waste liquid were put forward.

【Key words】Radioactive waste liquid treatment;110mAg;Colloidal;Resin

0 前言

在核電廠，銀材料在一回路系統(tǒng)的使用產(chǎn)生了110mAg放射性核素。廢液中放射性核素110mAg，在放射性活度測(cè)量中，110mAg對(duì)總γ放射性的貢獻(xiàn)是3.2倍，其去除效率直接影響到放射性流出物的排放。壓水堆核電廠廢液處理系統(tǒng)通過過濾器加陽樹脂床和混合樹脂床的組合方式對(duì)放射性廢液進(jìn)行凈化，使其滿足排放規(guī)范要求。但是中核秦山第二核電廠多次出現(xiàn)放射性廢液處理系統(tǒng)對(duì)110mAg凈化效率降低的問題，本文通過實(shí)驗(yàn)室建立試驗(yàn)裝置，模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行流速、pH、濾膜孔徑和過濾時(shí)間等因素的針對(duì)性試驗(yàn)，為提高放射性廢液處理系統(tǒng)除110mAg效率提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)溶液：含110mAg的放射性樣水100L。試驗(yàn)材料：Amberlite IRN9882大孔型混合樹脂，200ml Amberlite IRN9766大孔型陰樹脂200ml， Amberlite IRN77凝膠型陽樹脂200ml，濾膜（0.22μm、0.45μm、1.2μm、2.0μm、5μm、20μm），NaOH固體，98%硫酸溶液。試驗(yàn)器具：正壓抽濾裝置、含30ml樹脂柱4根，蠕動(dòng)泵1臺(tái)，100ml燒杯4個(gè)，250ml玻璃燒杯4個(gè)，17ml取樣瓶100個(gè)。試驗(yàn)儀器：ORTEC高純鍺譜儀，電導(dǎo)率儀，pH儀

1.2 試驗(yàn)方法

（1）孔徑對(duì)濾膜除110mAg的影響試驗(yàn)：在一定壓力一定流速下，同一水樣經(jīng)過不同孔徑的濾膜，測(cè)量濾膜出口分析110mAg的放射性活度，與原水進(jìn)行比較，分析孔徑變化對(duì)濾膜除110mAg效率的影響。

（2）pH對(duì)濾膜除110mAg的影響試驗(yàn)：改變同一水樣的pH，在一定壓力一定流速下，經(jīng)過不同孔徑的濾膜，通過濾膜出口分析110mAg的放射性活度，與原水進(jìn)行比較分析pH對(duì)濾膜除110mAg效率的影響。

（3）流速對(duì)樹脂除110mAg的影響試驗(yàn)： 同一樣品在不同流速下通過樹脂柱，通過樹脂柱出口分析110mAg的放射性活度，與原水進(jìn)行比較分析不同流速對(duì)樹脂除110mAg的影響。

（4）過濾時(shí)間對(duì)樹脂除110mAg的影響試驗(yàn)：在一定流速下，延長(zhǎng)樹脂柱的過濾時(shí)間，在樹脂柱出口分析110mAg的放射性活度，與原水進(jìn)行比較觀察樹脂隨過濾時(shí)間其除110mAg的效率變化，找到過濾時(shí)間對(duì)樹脂除110mAg的影響。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

首先進(jìn)行孔徑對(duì)濾膜除110mAg的影響試驗(yàn)，從其中選擇除110mAg效率較好的幾種孔徑濾膜，再配制不同濃度的硫酸溶液和氫氧化鈉溶液與樣水混合配制出不同pH的溶液，將不同pH的樣水通過不同孔徑的濾膜。

樹脂柱填充參照放射性廢液處理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)比例，即IRN77和IRN9766采用1：1填充，IRN9882單獨(dú)填充。

樣水采用不同流速通過樹脂柱時(shí)應(yīng)考慮到放射性廢液處理系統(tǒng)的工況限制，正常運(yùn)行流速為實(shí)際最小流速為2t/h，最大流速為16t/h，本文所示流速均根據(jù)樹脂柱比例換算為實(shí)際工況的值。

2 結(jié)果與討論

2.1 孔徑對(duì)濾膜除110mAg的影響

從表1數(shù)據(jù)可以看出，濾膜孔徑對(duì)110mAg去除效率影響較大?？讖綖?μm及以上的濾膜對(duì)110mAg基本沒有去除作用，減小濾膜孔徑至0.22μm可提升去除效率達(dá)到50%以上。

2.2 pH對(duì)濾膜除110mAg的影響

如圖1所示，在一定壓力、流速下，不同pH的樣品經(jīng)過一定孔徑的濾膜，過濾效率影響很大，酸性及堿性條件下，過濾效果都得到了提高。在水體中以膠體形式存在的放射性物質(zhì)，隨著pH的變化，膠體的直徑也隨著變化。溶液pH<6時(shí)，隨著pH的降低，過濾效果有一定波動(dòng)，總體效率不高;pH=6時(shí)過濾效果最差;在pH=9時(shí)過濾效果最好，pH繼續(xù)增大過濾效果并沒有明顯提高。

試驗(yàn)表明，溶液pH調(diào)節(jié)到8-9時(shí)各孔徑濾膜對(duì)110mAg的去除率都有提升，對(duì)于孔徑為0.45μm到1.2μm的濾膜甚至可以達(dá)到70%以上，且溶液pH也滿足廢液排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行期間在更換為小孔徑過濾器的情況下，可對(duì)溶液采取添加酸堿的方式調(diào)節(jié)pH至8-9，這樣可以使過濾器達(dá)到最理想的過濾效果。

2.3 流速對(duì)樹脂除110mAg的影響

由圖2可以看出，樹脂對(duì)廢液中放射性核素110m Ag的去除效率與流速存在較大的關(guān)系，隨著流速的加大去除效果變差，流速在2t/h（系統(tǒng)正常運(yùn)行的流量一半時(shí)），其對(duì)110mAg的去除效率能達(dá)到95%，流速大于4t/h時(shí)，對(duì)110mAg基本沒有去除能力。流速影響110mAg與樹脂的離子交換或吸附時(shí)間，流速大，離子交換或吸附不充分，對(duì)110mAg的去除效率低;流速小，110mAg與樹脂的交換或吸附充分，去除效率高。

試驗(yàn)表明，適當(dāng)降低運(yùn)行流量可提高除鹽床對(duì)110mAg的去除效率。根據(jù)法國(guó)核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，2.0～3.5t/h較好，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果表明，流量在2.0t/h時(shí)對(duì)110mAg的去除效率可達(dá)90%以上。流量過低也有一定弊端，會(huì)造成泵的氣蝕或管道的震動(dòng)，也會(huì)增加廢液的處理時(shí)長(zhǎng)。

2.4 過濾時(shí)間對(duì)樹脂除110mAg的影響

實(shí)驗(yàn)室模擬的工作曲線和該批次樣水在放射性廢液處理系統(tǒng)凈化的現(xiàn)場(chǎng)工作曲線吻合。在前7小時(shí)，除鹽床出口的放射性和110mAg含量都是呈上升趨勢(shì)，既除鹽床對(duì)110mAg的去除效率是逐漸降低的;但是隨著過濾時(shí)間的增加，其出口的放射性和110mAg含量也慢慢的降低，約在45小時(shí)后達(dá)到可排放的限值以下。

試驗(yàn)表明，對(duì)于一些含有110mAg且較難去除的廢水，除鹽床運(yùn)行前7小時(shí)凈化效率有緩慢下降趨勢(shì)，但在后續(xù)時(shí)間里面，運(yùn)行時(shí)間和凈化效率是呈正比的，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，凈化效率越高。

這樣的運(yùn)行方式處理時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但可以有效的解決110mAg膠體去除效率低的問題。

3 結(jié)論

通過秦二廠放射性廢液處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)110mAg現(xiàn)狀和問題進(jìn)行分析，并在電廠化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行針對(duì)性的試驗(yàn)，結(jié)合電廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了一系列提高110mAg去除效率的方案：

（1）采用孔徑約為1μm的過濾器，并調(diào)節(jié)廢液pH至8-9可明顯提高除110mAg效率。

（2）降低廢液處理凈化流速可以提高除110mAg效率，建議采用2t/h流量。

（3）延長(zhǎng)除鹽床凈化時(shí)間可提高樹脂樹脂除110mAg效率，并更加可靠的對(duì)樹脂床的失效做出判斷。

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