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        方家山核電機(jī)組不可復(fù)用廢液來源及運行分析

        2021-04-24 06:58:42吳學(xué)超
        關(guān)鍵詞:水坑廢液水箱

        吳學(xué)超

        中核核電運行管理有限公司運行二處 浙江 嘉興 314000

        1 引言

        1.1 核電站產(chǎn)生的廢液介紹

        壓水堆核電站在運行期間,不可避免地會產(chǎn)生放射性液體,為了防止對周圍環(huán)境、工作人員和居民造成過量的放射性輻照,必須對這些廢液進(jìn)行收集處理[1]。

        這些放射性廢液可以分為可復(fù)用廢液和不可復(fù)用廢液。

        可復(fù)用廢水:主要來自一回路系統(tǒng)升溫、冷卻劑擴(kuò)容或改變冷卻劑硼濃度時排出的水,以及穩(wěn)態(tài)運行時下泄的一回路排水。

        不可復(fù)用廢水:來自核島、核輔助廠房等系統(tǒng)設(shè)備的疏排水、泄漏水、冷凝水、地面沖洗水、化學(xué)污染的廢水和淋浴、洗滌等公用廢水。

        1.2 不可復(fù)用廢液簡介

        不可復(fù)用廢液主要由核島疏水排氣系統(tǒng)收集后輸送至廢液收集系統(tǒng),所有廢液分為三個類型:工藝排水、化學(xué)排水、地面排水。

        工藝排水一般是化學(xué)物質(zhì)含量低的放射性廢液;

        化學(xué)排水一般是化學(xué)物質(zhì)含量高的放射性廢液;

        地面排水一般是化學(xué)成分不定的低放射性廢液(放射性濃度低于排放限值)。

        表1 放射性廢物的來源、分類和特點

        產(chǎn)生的這些不可復(fù)用廢液,其中工藝廢水輸送到工藝疏水箱9TEU001/002BA,地面排水輸送到9TEU003/004BA,化學(xué)排水輸送到9TEU005/006BA。

        2 不可復(fù)用廢液來源

        這些不可復(fù)用廢水,若其疏水標(biāo)高大于疏水罐的標(biāo)高,則可以直接依靠重力輸水道相應(yīng)的疏水罐,如果標(biāo)高低于疏水罐,則需要先輸送到相應(yīng)的儲槽和箱子,之后再用泵輸送到相應(yīng)的疏水罐[2]。

        圖1 不可復(fù)用廢液收集

        2.1 工藝廢水來源(9TEU001/001BA)

        工藝廢水被收集到工藝廢水疏水箱中,即9TEU001/002BA。兩個水箱的廢水來源如下:

        (1) 通過RPE0055直接送至TEU工藝排水接收槽的廢水,這部分是RPE系統(tǒng)收集的重力自流工藝排水,來自兩個機(jī)組的:

        1) 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)疏水(溫度測量旁路管道、過渡段)

        2) PTR系統(tǒng)過濾器,冷卻器,撇沫泵疏水

        3) RCV過濾器疏水,RCV021RF排水

        4) TEU系統(tǒng)過濾器(除TEU002/012FI)疏水

        5) TEP系統(tǒng)過濾器疏水

        6) RPE002BA含氧廢氣輸水罐凝結(jié)水

        7) 安注罐主排水

        8) 反應(yīng)堆換料水池溢流,乏燃料裝載井和燃料轉(zhuǎn)運倉疏水

        (2) 兩個機(jī)組放射性相關(guān)系統(tǒng)的樹脂沖洗水和疏水

        1) RCV001/002/003DE

        2) PTR001DE

        3) TEU001/002DE

        4) TEP001/002/003/004/005/006/007DE

        (3) RPE002PS工藝集水坑收集的水,液位達(dá)到高時,泵送到9TEU001/002BA

        1) REN手套箱、液體通風(fēng)柜、氣體通風(fēng)柜的回水

        2) RCV系統(tǒng)管道,泵和002RF/003RF

        3) PTR001/002/005PO疏水

        4) EAS疏水坑(RPE008/012PS)

        5) RIS低壓安注疏水坑(RPE009/013PS)

        6) REA水箱和過濾器的疏水

        7) RPE003BA的廢水。其來源(通過RPE0135收集)有如下途徑:

        a) RRA系統(tǒng)管道,設(shè)備(熱交換器,泵等)疏水

        b) RIS安注箱末端排水

        c) RCV再生熱交換器(RCV001EX)疏水

        d) 反應(yīng)堆冷卻劑疏水箱(RPE001BA)檢修

        e) RPE泵001PO和002PO疏水;RPE安全閥030VP和004VY疏水

        f) 反應(yīng)堆壓力容器液位測量管道排水,反應(yīng)堆冷卻劑泵旋液分離器疏水

        g) 主泵軸封低壓泄露流

        h) 位于標(biāo)高+2.7m以下的閥桿泄漏

        RRA008/009/010/010/013/014/015/023/024/025/114VP

        RRA116VP(僅2號機(jī))

        RCV310、050VP;

        RIS 001、002、003VP。

        PTR 022、140、143、144、145、150VB。

        (4) TEP002/003/004/005/006/007BA,這幾個箱子的水質(zhì)如果不符合要求,可以排到TEU001/002BA中處理。

        在滿功率運行時,工藝疏水箱平均每天接受2.08m3左右工藝疏水,11天左右切換一次接收罐[3]。這個工藝疏水是來自RPE002PS(總?cè)莘e5.4m3)的疏水,而9RPE002PS的疏水主要來自于1/2RPE003BA(每個疏水箱容積1.45m3),1/2RPE003BA疏水泵大約間隔13h左右疏水一次,疏水到9RPE002PS。RPE003BA內(nèi)疏水泵的啟動時間間隔主要取決于RPE003BA的來水速率,而RPE003BA日常最多的來水是三臺主泵的低壓泄漏流,當(dāng)工藝疏水箱RPE003BA滿溢時,溢流廢水直接進(jìn)入反應(yīng)堆廠房的安全殼疏水坑(RPE011PS)。

        綜合TEU001/002BA的廢水來源,日常中,除了RCV/PTR/TEU/TEP系統(tǒng)過濾器更換和沖洗樹脂產(chǎn)生的間斷廢水、相關(guān)系統(tǒng)的隔離疏水外,持續(xù)的水源為主泵的低壓泄漏流和相關(guān)閥桿的微量泄漏流,這些疏水輸送到RPE003BA中。

        當(dāng)然,結(jié)合方家山運行的這六個燃料循環(huán)的經(jīng)驗,工藝疏水最大的來源是三臺主泵的低壓泄漏[4]。其他的來源主要是跟機(jī)組的運行狀態(tài)有關(guān)系,可能會由于機(jī)組的存在的不同的缺陷,而形成不同的廢水來源。

        2.2 地面廢水來源(9TEU003/004BA),主要來自于兩個機(jī)組的:

        1) APG除鹽床樹脂的反沖洗水

        2) 燃料廠房疏水坑1/2RPE010/014PS

        3) PTR換料水箱疏水坑1/2RPE006CU

        4) RPE010PS疏水:DEG冷卻器、DVK冷卻盤管和APG冷卻器排水

        5) RPE014PS廢水來源

        a) EAS系統(tǒng)NaOH的泄露

        b) JPI干式立管的疏水

        c) ETY疏水

        6) AC廠房機(jī)械去污廢液和AL廠房(廠區(qū)實驗室)廢液

        7) PTR、TEP和REA水箱疏水坑

        8) 收集到RPE015PS的疏水

        a) ET淋浴間的疏水

        b) DVH001/002RF的RRI側(cè)冷凝水

        c) ASG系統(tǒng)汽動泵的疏水(僅2號機(jī))

        9) RPE001PS通過重力收集的水

        a) 核輔助廠房地面上的任何廢水

        b) 控制區(qū)內(nèi)的RRI,DEG和APG的疏水和排氣。如RCV熱交換器、TEP和TEU蒸發(fā)器和除氣塔的設(shè)備冷卻水(RRI)疏水和排氣。

        c) DEG冷卻DVN系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水

        d) TEP005/006BA疏水

        e) TEU排放過濾器(002FI/012FI)疏水排氣

        f) 冷凝水回水箱SVA001BA的溢流水

        地面疏水收集在9TEU003/004BA,地面疏水是平時來水最頻繁,最多的。在機(jī)組滿功率運行時,地面疏水箱平均每天接收28m3左右地面疏水,大約10h需切換接收罐一次[5]。經(jīng)過分析研究,地面疏水主要來源是幾個廠房的冷凝水,同時PTR疏水坑1RPE014PS大約每幾個小時會達(dá)到高液位,然后通過泵向9TEU003/004BA疏水。地面疏水坑9RPE001PS間隔很長一段時間也會達(dá)到高液位,然后通過疏水泵向地面疏水箱疏水。

        APG樹脂床在日常運行時,也要定期進(jìn)行沖洗保養(yǎng),產(chǎn)生的廢水就會直接排放到地面疏水箱。

        含放射性劑量低的水還包括熱洗衣房中的水,由于每天都有人進(jìn)進(jìn)出出控制區(qū),會產(chǎn)生大量的臟衣物,這些衣服的清洗,在熱洗衣機(jī)房中,產(chǎn)生的低放射性水,會排放到SRE水箱中,然后排放到TER中。

        2.3 化學(xué)廢水來源(9TEU005/006BA)

        1) RRI水箱液位計和箱體疏水

        2) AC廠房化學(xué)去污廢液

        3) 安全殼疏水坑(RPE011PS)

        4) REN取樣系統(tǒng)的全部輔助管線(若不回RCV002BA,則可通過此管線來到化學(xué)廢水疏水箱)

        5) RPE003PS

        a) 乏燃料容器沖洗井排水

        b) K516/K556房間的排水

        c) REA硼酸泵的疏水

        d) TEU系統(tǒng)酸罐、堿罐以及泵的疏水,TEU進(jìn)料管的疏水和排氣。

        e) TEG壓縮機(jī)的疏水(RRI側(cè))

        f) RCV熱交換器疏水排氣(RRI側(cè))

        在機(jī)組滿功率運行時,化學(xué)疏水箱平均每兩三個月需要切換一下接收罐。9TEU005/006BA疏水主要來自1/2RPE011PS和9RPE003PS?;瘜W(xué)疏水箱的來水主要是TEU系統(tǒng)的疏水和蒸發(fā)器的掃液等等?;瘜W(xué)疏水箱水滿后,要輸送到9TEU016/017BA,之后再經(jīng)過蒸發(fā)器蒸發(fā)后生成濃縮廢液。

        3 廢液收集處理系統(tǒng)運行分析

        3.1 地面疏水量大,廢水處理負(fù)擔(dān)重

        日常運行中,地面疏水比較多,而地面疏水只有兩個20m3的疏水箱和一個疏水泵,每個疏水箱間隔十多個小時就會達(dá)到高液位需要切換水箱并進(jìn)行處理,三廢處理負(fù)擔(dān)較大。

        1) 密切關(guān)注地面疏水箱9TEU003/004BA液位,及時切換并循環(huán)取樣,合格后立即排放至TER系統(tǒng);

        2) 合理安排工作,控制隔離、維修工作引起的疏水量,避免地面疏水箱短時間來水過多,導(dǎo)致無法及時處理;

        3) 及時對9TEU016BA/017BA中存水進(jìn)行處理,保證備用功能;

        4) 充分利用9TEU016BA/017BA的備用功能,在疏水超出地面疏水箱的處理能力時,及時將廢水傳至9TEU016BA/017BA,避免地面疏水箱溢流或上游水箱/地坑滿水溢出導(dǎo)致廠房污染;

        5) 地面疏水箱的進(jìn)/出口閥、小流量閥由于頻繁操作,閥門卡澀、限位不準(zhǔn)等缺陷頻發(fā),建議一方面通過變更換型提高此類閥門的性能,另一方面應(yīng)增加預(yù)防性維修的頻度;

        6) 可以考慮增大地面疏水箱的容積,一方面可以減少運行人員負(fù)擔(dān),另外也可以避免由于頻繁操作導(dǎo)致的設(shè)備缺陷及性能下降;

        7) 可以考慮在現(xiàn)場空閑的位置,再設(shè)置一個地面疏水箱,增加箱子的冗余數(shù)量,這樣就可以較好地解決箱子不夠的問題。

        3.2 加強(qiáng)廢水收集和控制,避免廢水交叉污染

        1) 日常運行及大修過程中,嚴(yán)格控制廢水的收集和傾倒,避免不同種類廢水的交叉污染,增加處理負(fù)擔(dān);

        2) 廢液收集系統(tǒng)上游閥門和設(shè)備多、管線復(fù)雜,部分閥門嚴(yán)密性下降會導(dǎo)致廢液流向改變,在運行過程中應(yīng)關(guān)注該類閥門的性能和缺陷,考慮增加預(yù)防性維修頻度;

        3) 根據(jù)運行經(jīng)驗,已經(jīng)出現(xiàn)過幾次地面疏水箱被污染的情況了,有很多種原因。有大修時,工作負(fù)責(zé)人隨意亂倒臟水,污染地面排水坑的;有由于逆止閥不嚴(yán),造成返水的;有由于大修維修時,意外造成房間的地面疏水溝槽被污染,由于存在死角,依然放射性偏高的等等。這些問題的存在,會意外地污染地面疏水箱,從而增加了運行和維修人員的工作負(fù)擔(dān)。同時,也極大地增加了人被放射性沾染的風(fēng)險。所以必須要嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行操作,同時對大修的工作負(fù)責(zé)人進(jìn)行充分的安全培訓(xùn)教育。

        3.3 加強(qiáng)廢液處理管理,避免廢水未受控傳輸和排放

        1) 避免疏水箱邊接受、邊排放,這樣可能會導(dǎo)致高放水或化學(xué)水非受控排放,增加后端處理負(fù)擔(dān);

        2) 疏水箱排放前,應(yīng)保證足夠的循環(huán)流量和時間,確保取樣結(jié)果準(zhǔn)確,防止不合格的廢水誤排放至TER,造成大面積的污染,導(dǎo)致TER部分水箱不可用,不僅會降低TER系統(tǒng)在事故后的可用性,并且處理過程很長、負(fù)擔(dān)很重。

        4 結(jié)論

        本文首先通過對系統(tǒng)流程的分析,歸納了不可復(fù)用廢液的詳細(xì)來源,并結(jié)合實際運行情況,分析得出了正常運行期間的廢液量及來源。通過對系統(tǒng)運行情況及經(jīng)驗反饋的分析,總結(jié)了目前廢液系統(tǒng)主要存在的問題,提出了優(yōu)化建議。

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