移動式放射性廢液處理工藝研究

方祥洪　耿忠林　馬若霞　楊彬

摘 要：隨著核工業的發展，產生了大量的放射性廢液。放射性廢液必須經過處理達標后才能排放進入環境。在大型核設施運行單位一般均設置有固定式工藝的放射性廢液處理裝置。一些核技術應用單位產生的少量零星廢液，以及固定式裝置不便處理和無法處理的廢液、核應急、核設施退役等領域，移動式放射性廢液處理裝置就顯得尤為重要。該文通過對現有的國內外移動式放射性廢液處理工藝進行研究，以期為移動式放射性廢液的處理工藝的研究和開發提供借鑒和參考。

關鍵詞：放射性廢液 移動式 處理工藝

中圖分類號：TL941 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0100-03

Abstract：With the development of the nuclear industry， a large amount of radioactive waste has been produced. Radioactive waste must be treated to meet the discharge standards then discharge into the environment. In large-scale nuclear facilities units are generally equipped with the devices of fixed process for radioactive liquid waste treatment. Some radioactive applications include a small amount of sporadic liquid waste， as well as fixed devices inconvenient can not treatment the liquid waste， nuclear emergency， nuclear facilities decommissioning and other fields， mobile radioactive liquid waste treatment device is particularly important. In this paper， study on the existing domestic and international mobile radioactive liquid waste treatment technology， to provide the reference for the mobile radioactive liquid waste treatment process research and development.

Key Words：Radioactive liquid waste；Mobile；Treatment process

在核工業的發展過程中，必不可少的會產生大量的放射性廢液。為避免對環境造成污染，產生的放射性廢液必須經過處理達標后才能排放進入環境。在大型核設施運行單位一般均設置有固定式工藝的處理裝置對放射性廢液進行有效處理。但一些核技術應用單位產生的少量零星廢液，以及固定式裝置不便處理和無法處理的廢液、核應急、核設施退役等領域，移動式放射性廢液處理裝置能夠彌補固定式裝置的不足，對放射性廢液進行有效的處理。

1 以離子交換為主工藝的移動式處理系統

我國山東海陽核電采用美國ES公司的移動式放射性廢液處理系統就是以離子交換為主工藝的移動式處理系統。該移動式處理系統可處理3種情況下的放射性廢液，分別為1.14 m3/h的處理0.25%燃料破損一回路廢液的系統、4.54 m3/h的處理蒸汽發生器管道破裂（SGTR）情況下的蒸汽發生器二次側廢液的處理系統、1.14 m3/h的化學廢液處理系統。

山東海陽核電處理3種情況下的放射性廢液的系統工藝類似，均采用兩級顆粒活性炭+四級離子交換樹脂的工藝[1]。其工藝流程簡圖如圖1所示。

山東海陽的移動式廢液處理工藝中產生的廢活性炭和廢離子交換樹脂采用裝高整體性容器（HIC）的處理方式，系統設備布置緊湊，一個集裝箱就能布置一套工藝系統。但此工藝的缺點就是產生的二次廢物活性炭、樹脂的量較大。

2 以膜處理為主工藝的移動式處理系統

我國三門核電采用的是德國漢莎公司的移動式廢液處理系統（MBS）。它主要用于處理0.25% 燃料元件包殼破損率下的冷卻劑類疏水等超出核島廢液系統處理能力的各類疏水。MBS裝載在一個集裝箱內，處理能力約為5 m3/h。該系統采用以反滲透為主工藝[2]。其工藝流程簡圖如圖2所示。

三門核電所采用的反滲透膜處理工藝系統能夠滿足設計要求，處理能力較大，設備布置較為緊湊，但系統較為復雜，產生了濃縮液、活性炭、離子交換樹脂、R/O膜組件等二次廢物，二次廢物處理量較大。

俄羅斯的Aqua-Express移動式放射性廢液處理系統用于處理低、中水平放射性廢液的處理工藝。該系統采用移動式、模塊化的組裝方式。該系統適用于非大型核研究中心和其他涉核單位。處理能力達到300 L/h，系統壓力不超過0.45 MPa。該系統主要包含3個模塊：粗過濾、過濾模塊、超濾模塊[3]。其工藝流程簡圖如圖3所示。

該工藝設備簡單，設備小型化，處理后的放射性廢液能夠達到排放標準。該系統的優點是產生的二次廢物量較少。

中國工程物理研究院研究開發了一套可移動式放射性廢水處理裝置。該系統的主工藝也采用了膜，處理能力為500 L/h，該移動式廢水處理系統共包含3種組合工藝，運行中根據廢水中放射性核素的種類及活度，采用不同的運行工藝。

絮凝沉淀并結合中空纖維膜微濾一體化處理工藝（CMF工藝）主要處理含鈾、钚、镅等核素的放射性廢水，化學沉淀-微濾工藝處理含鍶的放射性廢水，無機離子交換吸附-微濾膜工藝處理含銫的放射性廢水[4-5]。

該工藝是國內自主開發的一套移動式放射性廢液處理系統。實現了三套處理工藝的結合，但設備布置不夠緊湊，分成了兩個集裝箱，一輛車輛實現了主工藝，另一輛車輛實現了輔助設備及控制，在實際運行中需進行兩輛車輛的拼接安裝，操作過程較復雜，且采用的沉淀、吸附交換等工藝二次廢物產生量較大。

3 以蒸發工藝為主工藝的移動式處理系統

中國核動力設計研究院開發了一套基于遠紅外蒸發處理技術的移動式放射性廢水處理裝置。處理能力為24 L/h，蒸殘液最大含鹽量為300 g/L。該移動式廢水處理系統由供料槽、上料泵、遠紅外蒸發槽、冷凝器、排放水槽、排水泵及連接管路、閥門等組成[6]。

該系統設置在一個集裝箱內，工藝設備布置緊湊，凈化系數高，實現了放射性廢水處理工藝的小型化、移動化。但采用蒸發工藝能耗較高，工藝管道需設置保溫措施，蒸發后產生的蒸殘液需要另外的工藝進行處理。

4 結語

移動式放射性廢液處理工藝在放射性廢水的應急處理、核設施退役產生的廢液的處理、核電廠的非正常工況廢液處理、核技術利用單位的少量零星廢液的處理等領域有非常廣泛的應用前景。由于移動式放射性廢液處理工藝需要在現場進行組裝，因此，在設計開發時應考慮現場的條件，例如現場接口等，還需重點考慮能耗、設備的布置、二次廢物的處理等問題。

參考文獻

[1] 王道全.海陽核電廠離堆放射性廢物處理技術介紹及應用分析[J].科技創新與應用，2013（5）：130.

[2] 靳海睿.三門核電站放射性廢物處理工藝[J].輻射防護通訊， 2015（2）：1-6.

[3] Yurii karlin，Sergey Dmitriev，Vadim Iljin，et al.Elaboration of not large mobile modular installation Aqua - Express （300Lh） for LRW cleaning[C].WM03 Conference，2003：1-8.

[4] 肖湘竹，鄧玥，張東，等.可移動式放射性廢水處理裝置工藝流程冷試驗[C].中國核學會，2012：240-241.

[5] 鄧玥，趙軍，張東，等.可移動式放射性廢水處理裝置[C].中國核物理學會，2009：288-294.

[6] 張永康，沙沙，陳莉，等.放射性廢水遠紅外蒸發處理裝置研制[J].輻射防護，2016（1）：53-59.