核電廠廢液排放的分析與優化

溫佳琦

摘要：核電廠經常出現廢液放射性高而無法排放的問題。本文針對該問題，分析總結了廢液在收集、處理和排放上存在的問題，并對相關問題提出了改進、處理措施，可大幅降低了廢液的放射性，為廢液排放提供了指導。

關鍵詞：廢液;放射性高;排放

1.系統介紹

放射性廢液處理系統功能是接收、處理、貯存、取樣、監測和排放電廠運行期間產生的放射性廢液。放射性污染廢液主要來源有：從反應堆冷卻劑系統收集到的含硼廢液、從安全殼地坑和放射性廢液疏排系統收集到的潛在高懸浮顆粒含量的廢液、來自熱水槽和淋浴的洗滌劑廢液、來自化學實驗室或其他相對較少的高懸浮固體含量的化學廢液。當蒸汽發生器發生一次側向二次側泄漏時，蒸汽發生器排污系統可將帶有放射性的蒸汽發生器排污排至廢液暫存箱。其流程如圖1所示：

核島的放射性廢液中放射性核素主要以離子、膠體、顆粒三種狀態存在，其中離子主要依靠離子床進行離子交換處理、膠體主要依靠添加絮凝劑后通過深床吸附處理、顆粒則主要通過過濾器截留過濾。經過處理后的廢液進入監測箱，進行再循環、取樣、排放。

2.廢液排放問題分析

核島的放射性廢液主要分為離子態和顆粒態兩類。

2.1離子態廢液中特征核素活度高

通過對活度超限的廢液進行取樣分析，其中對總γ貢獻最大的核素主要為Ag-110m。

2.1.1 Ag-110m來源

經過分析，核島系統中Ag-110m產生的可能性來源分為三個方面：1）核電廠所用的控制棒采用銀-銦-鎘材質，其中銀的含量在80%左右。若控制棒包殼發生破損，會引起銀的大量釋放;2）壓力容器（RV）法蘭面O型密封環表面鍍銀層銀的脫落;3）由于銀具有良好的延展性，一些泵和管道法蘭的墊片中使用了銀作為密封材料，這部分銀也有可能進入系統。

2.1.2 Ag-110m去除效果差

核電站放射性廢液處理系統的樹脂床采用Graver生產的GR3-17NG凝膠型樹脂，凝膠型樹脂的孔道平均直徑為1nm，小于Ag-110m顆粒直徑，吸附Ag-110m顆粒效果差，去除效率低。

如選用絮凝裝置來去除Ag-110m，在使用過程中由于流動電動儀在硼水工況下顯示異常，無法自動進行絮凝劑添加。且絮凝裝置藥劑配置等耗時耗力，使得廢液處理無法達到預期的目標。

廢液中的雜質主要來源于深床中的天然沸石磨損產生的雜質、安全殼地坑和放射性廢液疏排系統收集到的潛在高懸浮顆粒含量的廢液（通過地漏進入的雜質，如保潔廢液等）、有高懸浮固體含量的化學廢液、放射性廢液處理系統各個箱體中沉積的雜質等。

大修期間產生的廢液來源廣泛，雜質較多。在廢液處理時頻繁出現放射性廢液處理系統的前置過濾器、后置過濾器壓差高的報警，處理后的廢液也因含有部分雜質導致放射性較高，從而影響廢液排放。

2.3閥門內漏引起系統管道產生虹吸現象，造成排水異常

放射性廢液處理系統系統的監測箱的進排水管道為插入至箱體底部布置，且監測箱底部均高于放射性廢液的排放管線，導致放射性廢液排放過程中，部分監測箱的出口閥內漏，引起系統管道產生虹吸現象，將具有較高放射性的廢液通過虹吸進入排放管道，引起廢液出口流出液就地輻射處理器監測到的數值異常升高，出現儀表高報，導致排水異常中斷。

3.問題解決

3.1 解決廢液中雜質多的問題

3.1.1減少進入廢液的雜質

在每次大修前安排人員進行輻射控制區內的地漏清潔，設置專門的排水地漏并對這些地漏使用濾網包裹，初步對排入系統的水進行過濾;對在輻射控制區內產生的零星的高放射性廢液、雜質含量多的廢液以及保潔產生的廢液進行集中收集，經特殊處理后再排入系統。

3.1.2去除廢液中的雜質

（1）大修前安排廢液暫存箱內部淤泥清理可一定程度上減少了廢液中的雜質。條件允許的情況下，可考慮人員進入廢液暫存箱內部進行深度清潔。

（2）大修期間各個工況產生的各類廢液可根據其雜質含量、核素種類、放射性高低，根據具體情況盡量將相同類的廢類排入同一個箱體，避免各類廢液混合交叉污染，以免造成后期難處理的結果。

（3）根據廢液取樣結果中雜質的含量，及時調整放射性廢液處理系統前置過濾器、后置過濾器的濾網目數來充分過濾掉雜質，達到預期的效果，避免重復進行處理。

3.2 放射性核素（Ag-110m）含量高

3.2.1減少進入廢液中特征核素Ag的含量

在大修期間壓力容器開蓋時對O型密封環處Ag進行清理，確保Ag清潔凈到位。

3.2.2去除廢液中的Ag-110m

直接在廢液暫存箱進行絮凝劑添加。多次排水經驗表明，按此方法添加絮凝劑，去除核素效果明顯，效率更高，大幅度提高廢液的處理水平。

3.3 預防系統閥門的內漏虹吸

在規程中增加注意事項，廢水排放前關閉其他罐體出口閥。在系統啟泵排水時，重點關注其他罐體的液位、泵的出口壓力變化、廢液出口流出液就地輻射處理器示數。如發現異常，立即停止排放并進行診斷，發現閥門內漏后，在后續窗口及時對內漏閥門進行維修。

4.效果

（1）高效。大幅度減少進入廢液的雜質，降低廢液的處理難度，防止因廢液取樣不合格造成來回傳水，造成多次重復性工作;不同的廢液盡可能分類收集，避免互相交叉;針對性的處理主要的特征核素，降低廢水放射性。如此，在大修等排水量大的階段，能夠提高排水效率，及時排除廢液，減少機組運行壓力。

（2）節省人力。經過優化，減少廢液中雜質，減少了廢液來回處理的次數、降低了過濾器堵塞需要更換的次數、減少了手動添加絮凝劑的次數，在運行、維修、化學等領域均節省了人力。

（3）減少人員接受的劑量。

5.結論

通過多個優化措施減少了廢液中的雜質，降低了廢液的放射性，并針對其他相關問題提出了改進意見，解決了廢液排放的難題。

參考文獻：

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[2]三門核電有限公司，2-WLS-GJP-101，Rev 42，放射性液體廢物處理系統

[3]三門核電有限公司，2-WLS-GJP-401，Rev 15，放射性液體廢物處理系統報警響應