核电站辐射控制区放射性废油收集容器优化改进探索

李玉鑫，陈洪春

(辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连，116001)

核电站在日常生产及大修过程中，辐射控制区内系统设备检修会产生大量废油。废油按其来源及种类不同，主要分为非放射性废油和放射性废油两类。

非放射性废油：辐射控制区内从未与放射性物质接触且样品总γ放射性分析结果为非放射性的废油或废润滑油类。辐射控制区内产生的非放射性废油处置流程如下：现场收集、巡检、记录、暂存、取样、化学分析及放射性检测、填报《危险废物报废单》、建档后，外运有危险废物处置资质的单位进行处置。

放射性废油：辐射控制区内与放射性物质接触且样品总γ分析结果为放射性的废油或废润滑油类。目前，业内对放射性废油及废溶剂处置领域暂无成熟的处置工艺，辐射控制区内产生的放射性废油大多采取如下处置流程：现场收集、巡检、记录、暂存、取样、化学分析及放射性检测、填报《废油收集登记表》及《废油统计表》、场内转运至放射性废油储存厂房长期存储、建档，待放射性废油及废溶剂处置工艺成熟后，再行外运处置[1-2]。

辐射控制区内产生的放射性废油，一般通过人工收集后放入不同容积的塑料桶或不锈钢桶短期存储。该类容器作为辐射控制区内放射性废油的收集存储容器存在如下技术问题：存储空间小、稳定性差、易老化破损、易漏油、易沾污及污染扩散、去污难度大、无辐射屏蔽防护功能等。本工作拟研究设计一种核电站辐射控制区放射性废油收集装置，以解决上述若干问题,为核电站废液的收集暂存提供解决办法。

1 设计方案

1.1 存在问题及设计解决思路

目前核电站废油收集方面存在的主要问题及相应的解决思路考虑如下。

问题1：存储空间小，临时存储容器一般为10 L、30 L、50 L等型号。

设计解决思路：本收集装置设计容纳2个容积约200 L的费油收纳桶，对比临时存储容器的容积提升8倍以上。

问题2：稳定性差，此前临时存储容器多次发生倾倒、撞倒等异常事件。

设计解决思路：收纳桶设计安装固定在带有导向柱的集液盘中间，集液盘安装固定在收集装置箱体的第一箱室和第二箱室内部，收集装置箱体下部有固定支撑座，固定支撑座安装在地面上，牢固稳定，可有效避免倾倒、撞倒等异常事件。

问题3：易老化破损，此前临时存储容器多次发生老化破损、机械磕碰损坏等异常事件。

设计解决思路：本收纳桶选用厚度为2.0 mm、材质为1CR18NI9TI的不锈钢板材卷制机加而成，采用电阻焊拼接，且安装固定在收集装置箱体内部，结实耐用，不易损坏。

问题4：易漏油，此前临时存储容器多次发生溢油及渗油等异常事件。

设计解决思路：本收纳桶所有接缝处均做防渗漏处理，且设有桶盖，能够有效防止溢油渗油。为保证效果，采用集液盘作为第二道溢油渗油收集补充措施。

问题5：易沾污及污染扩散，此前临时存储容器多次发生溢油渗油致地面沾污及污染扩散等异常事件。

设计解决思路：本装置收纳桶及集液盘可将放射性废油有效包容、防控在其内部，大大降低溢油渗油至地面的概率，从源头上解决溢油渗油致地面沾污及污染扩散的问题。

问题6：去污难度大，受地面覆面材质、地形、周边设备布局及构筑物结构等因素影响，溢油渗油致地面沾污及污染扩散后，地面放射性去污难度较大。受临时存储容器大小、形状、材质等因素影响，容器本体内外部也不易去污。

设计解决思路：本收集装置设有收纳桶及集液盘，可有效包容、防控地面污染，后续不需要再执行地面去污工作。收纳桶及集液盘内外部均为不锈钢光滑覆面，易去污。与收纳桶及集液盘直接接触的收集容器内部底板11b、侧板11c及铅屏蔽防护板、隔板2(见图1-3)均为光滑覆面，易去污。

问题7：临时存储容器多为塑料或不锈钢材质，无放射性屏蔽防护功能。

设计解决思路：本收集装置侧板和推拉门的内侧设有放射性铅屏蔽防护板，铅屏蔽防护板选用铅含量为99.9%、防护比例η-137Cs(662 keV)指标达到-50%的铅屏材料机加工而成，可为放射性废油收集存储及转运作业人员提供辐射屏蔽防护，有效降低辐射控制区内放射性废油收集容器周边的空气吸收剂量率。

1.2 废油收集装置设计结构及作用

按照前述设计思路，核电站辐射控制区放射性废油收集装置主体结构示于下述图1、图2、图3。

图1 放射性废油收集装置结构示意图

图2 集液盘结构示意图

图3 收纳桶结构示意图

设计结构包括：放射性废油收集箱体(1)，集液盘(3)，收纳桶(4)，固定支撑座(5)等。

放射性废油收集箱体(1)主要由顶板(11a)、底板(11 c)、侧板(11 b)以及用以进行隔离的推拉门组成，侧板(11b)分别围挡顶板(11a)和底板(11c)形成一侧具有开口部(11 d)的箱体结构。推拉门设在开口部，推拉门可滑动，分别连接在顶板(11a)和底板(11c)之间；设置在放射性废油收集箱体(1)中的隔板(2)，隔板(2)将放射性废油收集箱体(1)分隔成第一箱室(T1)和第二箱室(T2)，其中，第一箱室(T1)和第二箱室(T2)中设有用以防止放射性废油收集箱体底部污染的集液盘(3)，集液盘(3)上紧固有用以进行收纳和存储的收纳桶(4)；底板(11c)安装固定在固定支撑座(5)上；其中：侧板(11b)和推拉门的内侧分别内衬安装铅屏蔽防护板(6)。

1.2.1放射性废油收集箱体

具体实施时，放射性废油收集箱体(1)为柜状，主要起到支撑骨架的作用，长×宽×高的尺寸为：2 500 mm×1 300 mm×2 000 mm，隔板(2)设置在箱体(1)中间位置，隔板(2)将箱体(1)内部均分为第一箱室(T1)和第二箱室(T2)两个独立箱室。底板(11c)、侧板(11b)选用厚度为3.0 mm的1CR18NI9TI的不锈钢板材机加而成，顶板(11a)及隔板(2)选用厚度为2.0 mm 的1CR18NI9TI的不锈钢板材机加而成。

开口部(11d)一侧的顶板(11a)上设有顶部滑轨(12)，开口部(11 d)一侧的底板(11c)上设有底部滑轨(13)，推拉门的相对两端分别适配连接在顶部滑轨(12)和底部滑轨(13)上；推拉门设为能够相向滑动的两扇，设置在分别由第一箱室(T1)和第二箱室(T2)所对应的开口部(如图1所示的左右两侧)上。

1.2.2推拉门

推拉门作为第一箱室(T1)和第二箱室(T2)的隔离边界，长×宽×高的尺寸为：1 260 mm×10 mm×1 900 mm，分别为由ZAICu5Mn型号的铸造铝合金板材整板机加而成。推拉门采用内嵌方式安装在顶部滑轨(12)和底部滑轨(13)上。推拉门的顶部及底部机加工直径为8.0 mm的半圆形滑动凹槽，滑动凹槽需打磨光滑，以确保其与顶部滑轨(12)和底部滑轨(13)能够适配连接，达到推拉无阻的效果。顶部滑轨(12)和底部滑轨(13)分别选用型号为1CR18NI9TI的半圆形不锈钢棒机加而成，滑轨同样打磨光滑，以确保推拉无阻。

1.2.3集液盘

集液盘(3)呈矩状，其作用是：防止第一箱室(T1)和第二箱室(T2)的底部被污染、分别固定第一箱室(T1)和第二箱室(T2)中的收纳桶(4)并收集收纳桶(4)在意外情况溢出的残液。集液盘(3)的长×宽×高的尺寸为：1 240 mm×640 mm×100 mm。集液盘(3)选用厚度为2.0 mm的1CR18NI9TI的不锈钢板材机加而成，连接处采用无缝焊接工艺连接。集液盘(3)的一侧表面设有用以连接固定收纳桶的导向柱(31)，导向柱(31)呈矩状排布。导向柱(31)主要用于固定并导向收纳桶(4)。导向柱(31)呈正方形分布，对角线距离为：574 mm,选用直径为10 mm、高度为50 mm的1CR18NI9TI圆柱形不锈钢棒机加而成，采用无缝焊接工艺与集液盘(3)连接。

1.2.4收纳桶

收纳桶(4)的作用是：收纳及储存。收纳桶(4)安装在集液盘(3)的中间位置，由集液盘(3)的4个固定导向柱(31)固定。收纳桶(4)外径573 mm，内径571 mm，高885 mm，容积约200 L，选用厚度为2.0 mm 的1CR18NI9TI的不锈钢板材卷制机加而成，采用电阻焊拼接，所有接缝做防渗漏处理。收纳桶(4)还包括：与收纳桶(4)相适配的具有把手(42)的桶盖(41)，桶盖(41)设置放气孔。桶盖(41)和把手(42)均选用厚度为1.0 mm的1CR18NI9TI的不锈钢板材机加而成。

1.2.5固定支撑座

固定支撑座(5)的作用是：固定并支撑放射性废油收集箱体(1)。固定支撑座(5)与放射性废油收集箱体(1)选型相同，固定支撑座(5)采用无缝焊接工艺与底板(11c)连接。为便于运输，固定支撑座(5)的底部设置4个容器运输叉车孔(51)，叉车孔(51)的中心距小于等于1 660 mm，叉车孔宽度360 mm，叉车孔任意点垂直高度大于115 mm、小于120 mm。

1.2.6放射性铅屏蔽防护板

放射性铅屏蔽防护板(6)的作用是：最大限度地为放射性废油收集存储及转运作业人员提供辐射屏蔽防护，选用铅含量为99.9%、防护比例η-137Cs(662 keV)指标达到-50%的铅屏材料机加而成，放射性铅屏蔽防护板(6)分别采用铆接及环保胶密封的方式与侧板(11b)及推拉门连接。

1.2.7附设

放射性废油收集箱体(1)的顶部四角设有用以进行吊运收集装置的吊耳(14)。吊耳(14)的作用是：协助吊运放射性废油收集容器，呈半圆环状，共有4个，分别安装在放射性废油收集箱体(1)顶部四角的位置。吊耳(14)选用直径为20 mm的1CR18NI9TI不锈钢棒机加而成，采用无缝焊接工艺与顶板(11a)连接。

放射性废油收集箱体(1)的顶板(11a)上设有照明装置。本例中的照明装置主要由冷光灯座和冷光灯组成，冷光灯座为冷光灯提供固定卡座，设置为两个，分别安装在放射性废油收集箱体(1)的顶板(11a)上。

放射性废油收集容器箱体(1)的各棱角、焊缝均经打磨光滑，无毛刺；放射性废油收集箱体(1)的连接处均采用防水设计,连接处使用T型防水胶条密封，材质为EPDM。环保胶选型为耐腐蚀、耐氧化、阻燃、憎水、无公害的环保胶。

2 废油收集装置具体实施技术评价

废油收集装置样机在本电站进行实践检验，进行了具体实施评价，得出该放射性废油收集装置具有如下效果：

第一、在安全和辐射防护方面：

1)收集装置第一箱室和第二箱室中设有用以防止放射性废油收集箱体底部污染的集液盘，集液盘上紧固有用以进行收纳和存储的收纳桶，能够有效防止放射性废油意外情况下外溢及放射性废油收集容器底部污染，可有效防止放射性污染扩散，而且便于放射性去污及核清洁作业；

2)侧板和推拉门的内侧分别连接放射性铅屏蔽防护板，可为放射性废油收集存储及转运作业人员提供直接的辐射防护，有效降低辐射控制区内放射性废油收集过程工作人员的辐照剂量。

第二、在实用性方面：

1)废油收集装置相比传统的收集容器，增大了存储空间，解决了塑料桶及不锈钢桶放射性废油暂存容器存储空间小、形状不规则、稳定性差、易老化破损、易沾污及污染扩散等技术问题。

2)装置结构稳固，易于维修、维护及成本控制。

3)能够适用于核电站辐射控制区内厂房结构复杂的设备布局，在辐射环境中，解决外购容器不满足现场布局及辐射要求等问题，可以满足控制区内厂房标准化管理要求。

本放射性废油收集装置设计实施例2017年已通过国家知识产权局验收，获实用新型专利，专利号：ZL201720630427.9[3]。

3 结语

本工作设计的“放射性废油收集装置”，能够有效解决核电站废油收集过程中存在的若干技术及管理问题，优化改进符合核电现场生产需求，设计合理可行。本设计已获得实用新型专利，成品商业化后可解决核电行业废油收集的实际问题，具有明显的经济效益和实用价值，对核电站辐射防护最优化有重要实际意义，可为业内同行提供参考。