核电厂废液排放的分析与优化

温佳琦

摘要：核电厂经常出现废液放射性高而无法排放的问题。本文针对该问题，分析总结了废液在收集、处理和排放上存在的问题，并对相关问题提出了改进、处理措施，可大幅降低了废液的放射性，为废液排放提供了指导。

关键词：废液;放射性高;排放

1.系统介绍

放射性废液处理系统功能是接收、处理、贮存、取样、监测和排放电厂运行期间产生的放射性废液。放射性污染废液主要来源有：从反应堆冷却剂系统收集到的含硼废液、从安全壳地坑和放射性废液疏排系统收集到的潜在高悬浮颗粒含量的废液、来自热水槽和淋浴的洗涤剂废液、来自化学实验室或其他相对较少的高悬浮固体含量的化学废液。当蒸汽发生器发生一次侧向二次侧泄漏时，蒸汽发生器排污系统可将带有放射性的蒸汽发生器排污排至废液暂存箱。其流程如图1所示：

核岛的放射性废液中放射性核素主要以离子、胶体、颗粒三种状态存在，其中离子主要依靠离子床进行离子交换处理、胶体主要依靠添加絮凝剂后通过深床吸附处理、颗粒则主要通过过滤器截留过滤。经过处理后的废液进入监测箱，进行再循环、取样、排放。

2.废液排放问题分析

核岛的放射性废液主要分为离子态和颗粒态两类。

2.1离子态废液中特征核素活度高

通过对活度超限的废液进行取样分析，其中对总γ贡献最大的核素主要为Ag-110m。

2.1.1 Ag-110m来源

经过分析，核岛系统中Ag-110m产生的可能性来源分为三个方面：1）核电厂所用的控制棒采用银-铟-镉材质，其中银的含量在80%左右。若控制棒包壳发生破损，会引起银的大量释放;2）压力容器（RV）法兰面O型密封环表面镀银层银的脱落;3）由于银具有良好的延展性，一些泵和管道法兰的垫片中使用了银作为密封材料，这部分银也有可能进入系统。

2.1.2 Ag-110m去除效果差

核电站放射性废液处理系统的树脂床采用Graver生产的GR3-17NG凝胶型树脂，凝胶型树脂的孔道平均直径为1nm，小于Ag-110m颗粒直径，吸附Ag-110m颗粒效果差，去除效率低。

如选用絮凝装置来去除Ag-110m，在使用过程中由于流动电动仪在硼水工况下显示异常，无法自动进行絮凝剂添加。且絮凝装置药剂配置等耗时耗力，使得废液处理无法达到预期的目标。

废液中的杂质主要来源于深床中的天然沸石磨损产生的杂质、安全壳地坑和放射性废液疏排系统收集到的潜在高悬浮颗粒含量的废液（通过地漏进入的杂质，如保洁废液等）、有高悬浮固体含量的化学废液、放射性废液处理系统各个箱体中沉积的杂质等。

大修期间产生的废液来源广泛，杂质较多。在废液处理时频繁出现放射性废液处理系统的前置过滤器、后置过滤器压差高的报警，处理后的废液也因含有部分杂质导致放射性较高，从而影响废液排放。

2.3阀门内漏引起系统管道产生虹吸现象，造成排水异常

放射性废液处理系统系统的监测箱的进排水管道为插入至箱体底部布置，且监测箱底部均高于放射性废液的排放管线，导致放射性废液排放过程中，部分监测箱的出口阀内漏，引起系统管道产生虹吸现象，将具有较高放射性的废液通过虹吸进入排放管道，引起废液出口流出液就地辐射处理器监测到的数值异常升高，出现仪表高报，导致排水异常中断。

3.问题解决

3.1 解决废液中杂质多的问题

3.1.1减少进入废液的杂质

在每次大修前安排人员进行辐射控制区内的地漏清洁，设置专门的排水地漏并对这些地漏使用滤网包裹，初步对排入系统的水进行过滤;对在辐射控制区内产生的零星的高放射性废液、杂质含量多的废液以及保洁产生的废液进行集中收集，经特殊处理后再排入系统。

3.1.2去除废液中的杂质

（1）大修前安排废液暂存箱内部淤泥清理可一定程度上减少了废液中的杂质。条件允许的情况下，可考虑人员进入废液暂存箱内部进行深度清洁。

（2）大修期间各个工况产生的各类废液可根据其杂质含量、核素种类、放射性高低，根据具体情况尽量将相同类的废类排入同一个箱体，避免各类废液混合交叉污染，以免造成后期难处理的结果。

（3）根据废液取样结果中杂质的含量，及时调整放射性废液处理系统前置过滤器、后置过滤器的滤网目数来充分过滤掉杂质，达到预期的效果，避免重复进行处理。

3.2 放射性核素（Ag-110m）含量高

3.2.1减少进入废液中特征核素Ag的含量

在大修期间压力容器开盖时对O型密封环处Ag进行清理，确保Ag清洁净到位。

3.2.2去除废液中的Ag-110m

直接在废液暂存箱进行絮凝剂添加。多次排水经验表明，按此方法添加絮凝剂，去除核素效果明显，效率更高，大幅度提高废液的处理水平。

3.3 预防系统阀门的内漏虹吸

在规程中增加注意事项，废水排放前关闭其他罐体出口阀。在系统启泵排水时，重点关注其他罐体的液位、泵的出口压力变化、废液出口流出液就地辐射处理器示数。如发现异常，立即停止排放并进行诊断，发现阀门内漏后，在后续窗口及时对内漏阀门进行维修。

4.效果

（1）高效。大幅度减少进入废液的杂质，降低废液的处理难度，防止因废液取样不合格造成来回传水，造成多次重复性工作;不同的废液尽可能分类收集，避免互相交叉;针对性的处理主要的特征核素，降低废水放射性。如此，在大修等排水量大的阶段，能够提高排水效率，及时排除废液，减少机组运行压力。

（2）节省人力。经过优化，减少废液中杂质，减少了废液来回处理的次数、降低了过滤器堵塞需要更换的次数、減少了手动添加絮凝剂的次数，在运行、维修、化学等领域均节省了人力。

（3）减少人员接受的剂量。

5.结论

通过多个优化措施减少了废液中的杂质，降低了废液的放射性，并针对其他相关问题提出了改进意见，解决了废液排放的难题。

参考文献：

[1]顾军，AP1000核电厂系统与设备[M]，原子能出版社，2010，4

[2]三门核电有限公司，2-WLS-GJP-101，Rev 42，放射性液体废物处理系统

[3]三门核电有限公司，2-WLS-GJP-401，Rev 15，放射性液体废物处理系统报警响应