核電廠放射性廢物處理技術的應用

摘 要：核能是當今社會應用廣泛的一種重要能源。核能來源于原子核之間發生反應所釋放出來的能量。原子核主要有核裂變、核聚變、核衰變三種形式的核反應形式，能夠釋放出巨大的能量，被人類所利用。核能發電是核能運用的重要方向之一。然而核能發電會產生大量的氣體、液體、固體的廢棄物，對環境造成了嚴重的污染，危害了人民群眾的生活健康。為了把我國建設成可持續發展的和諧社會，必須要這種現象加以改進。文章將分別指出核電廠各類廢棄物的主要成分，并且介紹一下相應的處理技術和處理流程。

關鍵詞：核電廠；放射性；廢物處理

前言

核電站的工作原理就是利用核裂變或者核聚變產生的能量來進行發電，所使用的主要燃料有鈾、钚等放射性元素。核電站的主要設備有主泵、穩壓器、蒸汽發生器、安全殼、汽輪機等。由于熱源的不同，核電站可以分為壓水堆核電站、沸水堆核電站、重水堆核電站、快堆核電站等幾種，在我國已經被廣泛應用。但是，核電廠在工作的時候發熱效率低，產生一部分廢熱，排放到周圍的環境當中。更為嚴重的是，核能電廠會產生大量的放射性廢物，造成生態污染或者對民眾的傷害，以至于引起國際爭端。為了實現新時代的能源清潔生產，必須要對核電廠的放射性廢物加以處理，避免對環境穩定和居民健康造成危害。

1 放射性氣體廢物的處理

1.1 氣體廢物的主要成分

核電站的放射性氣體廢物主要包括放射性惰性氣體、氣載放射性微粒、氣載放射性碘和氚等等[1]。由于核電站的工作流程復雜，環節眾多，所以產生的氣體廢物也是對中多樣。比如核反應堆在進行裂變的時候，會產生氦、氙等裂變產物；反應過程中中子照射空氣形成的放射性核素；在一些元件受熱時會釋放出氪-85、碘-131。這些都是放射性氣體廢物的成分。

1.2 氣體廢物的處理辦法

放射性氣體廢物的處理辦法主要有過濾、滯留衰變、除塵、洗滌、利用吸收塔吸收幾種。過濾就是根據放射性氣體的不同特點和過濾器安方的不同要求采取進風預過濾器、排風預過濾器、高效過濾器、碘過濾器、金屬燒結過濾器等凈化設備對氣體廢物進行凈化去污。滯留衰變則是將氣體廢物在儲存設備當中進行加壓，促使氣體廢物當中的惰性成分發生衰變。

1.3 氣體廢物的處理過程

對于放射性氣體廢物，核電廠通常采用活性炭延遲技術來進行處理。這種技術不需要太復雜的設備就能夠完成對氣體廢物的處理，而且花費的成本也不高。活性炭對氣體廢物當中的氪、氙等成分具有極強的吸附功能。核電廠將氣體廢物通入活性炭延遲系統，就能夠分離出氪、氙等成分。然后將吸附后的活性炭中的氪、氙分離出來，活性炭就可以再次使用到氣體廢物的處理過程中。經過活性炭吸附后，廢氣還要經過吸附過濾器和高效過濾器，才能夠通過排風系統排出。

2 放射性液體廢物的處理

2.1 液體廢物的主要成分

放射性液體廢物的主要有化學廢液、工業廢液、地面排水、洗滌廢水、去污廢液和其他廢液幾種，包含了鈷、銫、鍶、氫等元素[2]。

2.2 液體廢物的處理辦法

放射性液體廢物的處理方法有化學沉淀法、離子交換法、吸附法、蒸發濃縮法、膜處理法等等。對于液體廢物的處理，要根據液體廢物的不同特點采取不同的方法。化學廢液具有活躍度高、鹽類成分高的特點，要采取蒸發法進行處理；工業廢液具有活躍度高、鹽類成分低的特點，要采用離子交換法來進行處理；而地面排水、洗滌廢液通常是活躍度低、鹽類成分低，可以采用沉淀法或者吸附法來進行處理。

2.3 液體廢物的處理過程

核電廠所排放出的液體廢物一般屬于工業廢液。液體廢物排放出之后，要先向其中添加高分子絮凝劑，調整液體廢物的酸堿值。通過這一過程，液體當中的一些金屬元素能夠發生中和反應，形成細小的固體顆粒，便于下一環節的處理。然后，液體廢物流向活性炭床，將上一環節形成的固體顆粒吸附出來，比如鈷、銀、鉻、錳、鐵等。同時，這一環節還能夠去除一些油脂和有機物，防止對下一階段的處理進行破壞。經過兩道工序處理后，工業廢液與地面排水一同流入過濾器，將廢液中直徑超過二十五微米的顆粒截留，再去進行離子交換。通過離子交換，能夠把液體廢物當中的放射性粒子分離出來，降低液體廢物的放射危害。在液體廢物處理工序的最后，還要設置監測系統，確保液體廢物經過處理后能夠符合國家的排放標準。一旦液體廢物的處理過程中發生問題，導致液體廢物的排放超過相關標準，就自動發出報警信號，并且中止液體廢物的排放。

3 放射性固體廢物的處理

3.1 固體廢物的主要成分

核電廠的放射性固體廢物，主要有濕固體廢物和干固體廢物兩大部分組成。濕固體廢物主要是廢樹脂、濃縮液、污泥、廢液過濾器芯；干固體廢物主要是可壓縮干廢物、不可壓縮干廢物、空氣過濾器、大件廢棄設備[3]。

3.2 固體廢物的處理辦法

核電廠的放射性固體廢物處理，要根據固體廢物的種類不同采取不同的方法。對于廢樹脂，通常采用焚燒、濕法氧化、聚合物固化、水泥固化、超級壓縮等方法來進行處理；對于濃縮液，采用水泥固化、瀝青固化、脫水裝HIC法來進行處理；對于廢過濾器芯，采用脫水裝HIC、剪切裝桶、水泥固定、剪切壓實、焚燒等方法來進行處理。

3.3 固體廢物的處理過程

核電廠放射性固體廢物的處理流程，針對的是HVAC過濾器芯、不可壓縮廢物、可壓縮廢物、活性炭和大件廢物等幾種，主要工序有分揀、烘干、預壓縮、超級壓縮、灌漿等。固體廢物經過處理之后以桶裝的形式送往專門的處置場所，進行最后處理。

核電廠在生產過程中產生的不可燃廢物、可壓縮廢物、廢過濾器芯等物質。這些廢物大多數是干固體廢物，要通過超級壓縮機進行壓縮。超級壓縮機將裝有上述廢物的桶壓成餅狀，高度只能達到原來桶高的十分之一到五分之一，節省了空間。這些壓餅要送往水泥站進行灌漿，形成成品廢物桶。廢物桶通過檢驗合格之后，可以送到暫存庫貯存一年，再送往最終處理場所進行處理。

而濕固體廢物處理與干固體廢物的處理略有不同，需要經過裝置處理成濃縮液，然后進行蒸發和固化，減少體積和放射性危害。對于廢樹脂要采用濕法氧化，形成廢漿，與濃縮液蒸發之后的產物一起固化，能夠發生更明顯的體積變化，節省更多的空間。

4 結束語

核電廠放射性廢物的處理，一直是困擾世界各國的難題。為了維護生態環境的平衡，保證人民的身體健康，我國一直在積極進行研究探索，力求提高我國對核電站放射性廢物的處理技術水平。目前應用的放射性廢物處理技術各有優缺點，也有不同的適用范圍。對此，我國應當根據放射性廢物的成分、放射性廢物的數量和國家的標準要求來采取不同的技術，或者綜合幾種技術，以保證放射性廢物的處理能夠達到國家相關標準的要求，保護生態環境和人民的身體健康。

參考文獻

[1]趙亞珂.應用焚燒技術處理核電廠放射性固體廢物的技術經濟分析[J].科技展望，2015，v.25；No.34528：86.

[2]陳少偉，喬培鵬.內陸核電廠放射性液態流出物“近零排放”探討[J].核科學與工程，2015，v.35；No.13402：373-378.

[3]魏新渝，馬鴻賓，熊小偉，等.反滲透技術去除核電廠放射性廢液中痕量核素的研究進展[J].水處理技術，2015，v.41；No.28712：10-14+19.