核電廠的廠址廢物處理設(shè)施

馬若霞　楊彬

摘 要：廠址廢物處理設(shè)施（SRTF）是AP1000核電廠的BOP子項(xiàng)之一，其作用是實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)放射性固體廢物的集中處理和暫存以及部分液體廢物的處理。本文介紹了我國(guó)兩座AP1000核電廠的SRTF的主要廢物處理工藝，并對(duì)其進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：核電廠；廠址廢物處理設(shè)施（SRTF）；固體廢物；液體廢物

1 概述

AP1000是美國(guó)西屋公司開發(fā)的非能動(dòng)安全的先進(jìn)的第三代壓水堆核電技術(shù)。2007年，我國(guó)與西屋公司簽訂了AP1000核電技術(shù)引進(jìn)合同，浙江三門、山東海陽(yáng)核電作為技術(shù)引進(jìn)吸收和自主國(guó)產(chǎn)化的依托項(xiàng)目開工建設(shè)。

廠址廢物處理設(shè)施（SRTF）作為AP1000核電廠的BOP子項(xiàng)之一，其作用是實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)放射性固體廢物的集中處理和暫存以及部分液體廢物的處理。作為由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的核電廠重要配套設(shè)施，目前建設(shè)中的山東海陽(yáng)核電廠和浙江三門核電廠的SRTF設(shè)施，在工藝設(shè)計(jì)上體現(xiàn)出了其各自不同的特點(diǎn)。

2 山東海陽(yáng)核電廠SRTF概況

山東海陽(yáng)核電廠SRTF由中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，主要工藝引進(jìn)美國(guó)ES（Energy Solution）公司的相關(guān)處理技術(shù)和裝備。該設(shè)施位于山東海陽(yáng)核電廠廠區(qū)西南側(cè)，南面為施工臨建區(qū)，北面為1#AP1000核電機(jī)組，西側(cè)為核電廠廠區(qū)圍墻，東側(cè)為特種車庫(kù)、去污和熱檢修車間。SRTF按滿足6臺(tái)AP1000核電機(jī)組同時(shí)運(yùn)行的處理能力進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造，部分系統(tǒng)和設(shè)備考慮滿足8臺(tái)機(jī)組的處理能力。

2.1 主要設(shè)計(jì)功能

SRTF主要的功能為：

☆處理來(lái)自核島的化學(xué)液體廢物、燃料包殼破裂率為025%情況下的一回路冷卻劑和蒸汽發(fā)生器管道破裂（SGTR）產(chǎn)生的液體廢物；

☆處理核島產(chǎn)生的廢過(guò)濾芯和放射性廢樹脂；

☆運(yùn)輸和處理核島及其他放射性廠房產(chǎn)生的放射性干、濕固體廢物；

☆收集和處理SRTF產(chǎn)生的廢物（包括放射性超標(biāo)廢液的處理）；

☆固體放射性廢物的暫存；

☆核島和其他放射性廠房控制區(qū)工作人員工作服的檢測(cè)和洗滌。

2.2 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

SRTF的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)如下：

☆具有處理6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的放射性廢物，并留有擴(kuò)展8臺(tái)機(jī)組處理能力；

☆廢物暫存庫(kù)的設(shè)計(jì)容量依照8臺(tái)機(jī)組5年產(chǎn)生的廢物量；

☆洗衣房的處理容量依據(jù)2臺(tái)機(jī)組換料大修，6臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行原則；

☆所有固體廢物通過(guò)對(duì)應(yīng)處理工藝，最終以320L鋼桶和HIC容器的包裝形式，在廢物暫存庫(kù)內(nèi)進(jìn)行中間貯存，5年后送國(guó)家最終處置場(chǎng)；

☆低放廢物桶在廢物庫(kù)以5層堆疊，而中放廢物容器按2層豎井型式堆疊；

☆主要設(shè)備設(shè)計(jì)壽命為60年。

2.3 SRTF內(nèi)的主要廢物及相應(yīng)的處理方法

SRTF中處理的主要廢物及相應(yīng)的處理方法和工藝如下所述。

2.3.1 化學(xué)廢液處理系統(tǒng)

化學(xué)廢液處理系統(tǒng)是移動(dòng)式處理設(shè)施，其作用是處理化學(xué)廢液，采用化學(xué)絮凝和離子交換的方法使處理后的液態(tài)流出物符合排放標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)施在SRTF中存放和檢修。

2.3.2 0.25%包殼破裂液體處理系統(tǒng)

0.25%包殼破裂液體處理系統(tǒng)是移動(dòng)式處理設(shè)施，其作用是處理0.25%燃料包殼破損產(chǎn)生的廢液，采用化學(xué)絮凝和離子交換的方法使處理后的液態(tài)流出物符合排放標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)施在SRTF中存放和檢修。系統(tǒng)與SGTR液體處理系統(tǒng)串聯(lián)使用，SGTR液體處理系統(tǒng)是對(duì)經(jīng)前級(jí)系統(tǒng)處理后的0.25%包殼破損廢液的流出液作凈化處理。

2.3.3 SGTR液體處理系統(tǒng)

SGTR液體處理系統(tǒng)是移動(dòng)式處理設(shè)施，可以對(duì)0.25%包殼破裂液體處理系統(tǒng)處理后的廢液作凈化處理，也可用于處理蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂（SGTR）事故產(chǎn)生的廢液，采用化學(xué)絮凝和離子交換的方法使處理后的液態(tài)流出物符合排放標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)施在SRTF中存放和檢修。

2.3.4 HIC裝料和脫水系統(tǒng)

HIC裝料和脫水系統(tǒng)可將廢樹脂從核島一回路系統(tǒng)廢樹脂傳輸?shù)紿IC，也可將NPP廢過(guò)濾器放入HIC。加料過(guò)程完成后，連接到HIC內(nèi)部的過(guò)濾系統(tǒng)為樹脂或過(guò)濾器脫水。

2.3.5 SRTF廢物分揀和壓縮系統(tǒng)

廢物分揀和壓縮系統(tǒng)的功能如下：

☆用于接收和處理從核電站產(chǎn)生的放射性固體廢物。

☆用非破壞性檢驗(yàn)方法目視檢查桶內(nèi)廢物，確認(rèn)是否有違禁物品或不能減容的物品；

☆預(yù)壓實(shí)（如需要）前分揀桶內(nèi)廢物；

☆灌漿前對(duì)廢物的同位素分析；

☆通過(guò)超壓減容（適用于可壓實(shí)廢物）；

☆將超壓桶（餅塊）裝入外包裝桶；

☆廢物桶在操作單元間的轉(zhuǎn)運(yùn)；

☆超壓后的廢物桶或不能壓縮的廢物桶灌漿。

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可用來(lái)處理6臺(tái)機(jī)組產(chǎn)生的放射性廢物，并具有8臺(tái)機(jī)組產(chǎn)生的放射性廢物處理能力。

2.3.6 濕廢物烘干系統(tǒng)

濕廢物烘干系統(tǒng)功能是對(duì)核電廠運(yùn)行產(chǎn)生的含水量較大的濕廢物在超壓前進(jìn)行烘干處理。濕廢物烘干系統(tǒng)具有全自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、烘干、冷卻全過(guò)程的自動(dòng)化。

2.3.7 超標(biāo)廢液處理系統(tǒng)

超標(biāo)廢液處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理SRTF設(shè)施內(nèi)產(chǎn)生的放射性超標(biāo)洗衣廢液及其他零星超標(biāo)廢液，其處理后的出水滿足電廠管理限值要求。

3 三門核電廠SRTF概況

三門核電廠SRTF由上海核工程研究設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)，主要工藝引進(jìn)了德國(guó)漢莎公司的處理技術(shù)和裝備。該設(shè)施主要用于放射性廢液處理和儲(chǔ)存、放射性固體廢物處理、廢物包裝體中間貯存、工作服和工作鞋清洗等。SRTF設(shè)計(jì)能夠滿足包容6個(gè)機(jī)組的廢物處理和中間暫存的能力。

3.1 主要設(shè)計(jì)功能

SRTF主要的功能為：

☆處理來(lái)自于核島的化學(xué)液體廢物、燃料包殼破裂率為0.25%情況下的一回路冷卻劑和蒸汽發(fā)生器管道破裂（SGTR）產(chǎn)生的液體廢物；

☆處理核島產(chǎn)生的廢過(guò)濾芯和放射性廢樹脂；

☆運(yùn)輸和處理核島及其他放射性廠房產(chǎn)生的放射性干、濕固體廢物；

☆固體放射性廢物的暫存；

☆核島和其他放射性廠房控制區(qū)工作人員工作服的檢測(cè)和洗滌。

3.2 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

SRTF的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)如下：

☆具有處理4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的放射性廢物；

☆換料時(shí)間為17天（每18個(gè)月）；

☆廢物暫存庫(kù)的設(shè)計(jì)容量依照4臺(tái)機(jī)組5年產(chǎn)生的廢物量；

☆洗衣房的處理容量依據(jù)，機(jī)組換料大修期間1000人/機(jī)組·天，正常運(yùn)行100人/機(jī)組·天的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)；

☆所有廢物流通過(guò)對(duì)應(yīng)處理工藝，最終以200L鋼桶包裝形式，在廢物暫存庫(kù)內(nèi)進(jìn)行中間貯存，5年后送國(guó)家最終處置場(chǎng)；

☆主要設(shè)備設(shè)計(jì)壽命為60年。

3.3 SRTF內(nèi)的主要廢物及相應(yīng)的處理方法

SRTF中處理的主要廢物及相應(yīng)的處理方法和工藝如下所述。

3.3.1 過(guò)濾器芯處理系統(tǒng)

過(guò)濾器芯處理系統(tǒng)用來(lái)處理核島內(nèi)產(chǎn)生的過(guò)濾器濾芯與少量來(lái)自移動(dòng)式設(shè)備的過(guò)濾器濾芯。將過(guò)濾器芯裝入200L鋼桶內(nèi)，灌漿固定后送入暫存庫(kù)內(nèi)貯存。

3.3.2 HVAC過(guò)濾器濾芯/干廢物/混合廢物處理系統(tǒng)

HVAC過(guò)濾器濾芯/干廢物/混合廢物處理系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)處理、烘干、超壓、灌漿等處理工藝，處理核島與SRTF產(chǎn)生的HVAC過(guò)濾器芯或其他來(lái)源產(chǎn)生的干廢物/混合廢物。

3.3.3 廢樹脂處理系統(tǒng)

廢樹脂處理系統(tǒng)采用熱態(tài)超級(jí)壓縮的減容工藝。通過(guò)接收、除水、烘干、裝桶（160L桶）完成預(yù)處理工序。裝滿烘干廢樹脂的160L桶送往超級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)行超壓處理，超壓餅經(jīng)優(yōu)化組合后裝入200L桶灌漿固定。

3.3.4 化學(xué)廢液處理系統(tǒng)

化學(xué)廢液處理系統(tǒng)采用桶內(nèi)干燥工藝來(lái)處理核島與SRTF產(chǎn)生的化學(xué)廢液。移動(dòng)式設(shè)備產(chǎn)生的濃縮液通過(guò)該系統(tǒng)收集，進(jìn)行水泥固化處理。

3.3.5 放射性廢液排放、廢物包裝、輻射防護(hù)

SRTF內(nèi)排放廢液滿足監(jiān)測(cè)排放的限值要求后，排往指定的排放區(qū)域。廢物包裝體能滿足放射性物質(zhì)安全運(yùn)輸和廢物處置的要求。輻射防護(hù)設(shè)計(jì)除了滿足國(guó)內(nèi)規(guī)范的限值要求外，還遵循ALARA原則，保障了工作人員與公眾人員的安全。

4 海陽(yáng)和三門核電廠SRTF設(shè)施內(nèi)廢物的主要處理工藝比較

以上兩個(gè)核電廠的SRTF設(shè)施內(nèi)主要廢物采用了相同或者不同的處理工藝。例如對(duì)于可壓縮的干廢物的處理均采用超壓的處理工藝。HVAC濾芯和干廢物的收集及壓餅的最終裝載容器不同，山東海陽(yáng)核電采用200L鋼桶收集，壓餅裝入320L鋼桶灌漿固定；三門核電采用160L鋼桶收集，壓餅裝入200L鋼桶灌漿固定。對(duì)于濕固廢物的處理，海陽(yáng)核電采用HIC容器作為暫存和最終處置容器，而三門核電對(duì)水過(guò)濾器芯采用直接裝桶、灌漿固定的工藝，對(duì)廢樹脂則采用了預(yù)處理、烘干、超壓、灌漿等處理工藝，最終裝入200L鋼桶灌漿固定。

對(duì)于化學(xué)廢液的處理，山東海陽(yáng)核電采用的是化學(xué)絮凝和離子交換處理工藝，此方法處理工藝簡(jiǎn)單，但化學(xué)廢液中可能含有較多的化學(xué)物質(zhì)和其他復(fù)雜成分，在進(jìn)入處理系統(tǒng)前需要一定程度的預(yù)處理。而三門核電對(duì)化學(xué)廢液則采用桶內(nèi)干燥濃縮的方式處理，也具有較高的處理效率，但能耗相對(duì)較高。海陽(yáng)核電的還考慮了洗衣廢水在超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下的保安措施，設(shè)置了超標(biāo)廢液處理系統(tǒng)。對(duì)于核島和SRTF內(nèi)產(chǎn)生的少量濕廢物設(shè)置了濕廢物烘干系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

由于核電廠廠址的選擇要遵守非常嚴(yán)格的條件限制，適合建設(shè)核電站的廠址有限，因此在已經(jīng)運(yùn)行或者在建的核電廠廠址處都有擴(kuò)建工程或者多期工程。目前我國(guó)運(yùn)行的核電站中，大多是一臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套放射性廢物處理設(shè)施或者兩臺(tái)機(jī)組共用一套放射性處理設(shè)施，設(shè)施的利用率低，增加了核電建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。如何提高放射性廢物處理設(shè)施的利用率是很多核電站所面臨的問(wèn)題。在多機(jī)組核電廠中，為了節(jié)省投資、減少運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，提高設(shè)備的利用率，可根據(jù)放射性廢物的特性，在核電基地處建設(shè)廠址廢物處理中心。而AP1000機(jī)組SRTF的設(shè)計(jì)正是放射性廢物處理的一種集成理念。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備.原子能出版社，2010.4.

[2]林誠(chéng)格.非能動(dòng)安全先進(jìn)核電廠AP1000.原子能出版社，2008.8.

[3]楊洋.淺談AP1000核電廠放射性廢物處理.核電運(yùn)行與維護(hù)，2006，3：6.