核電站化學(xué)廢水的處理技術(shù)淺析

楊挺

【摘 要】核廢料的處理問題不僅僅是我國目前亟需解決的，而且也是全世界共同需要解決的問題。其實(shí)我國面臨核廢料來源較多，而核電站產(chǎn)生的核廢料占到了較大比例。核廢液（水）的處理更是核廢料處理的一個熱點(diǎn)領(lǐng)域，本文選取核電站化學(xué)廢水的處理為題，介紹了核電站廢水、廢液的來源及處理方式，并以秦山核電站為例，介紹了其廢液收集和處理技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】核電站;廢水;處理

中圖分類號： TM623文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0212-002

對于核廢料的處理，是一個全球性的難題，也是中國自己所需要解決的，核電站的日常工作中會排出各類廢水，這些廢水之間因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)條件的不同而存在差異。性質(zhì)存在差異的廢水不宜互相混合，因此核電站需要分類收集與儲存廢水，然后進(jìn)行分類處理。目前常見的核電站廢水處置技術(shù)內(nèi)容已較多。就我國的相關(guān)規(guī)定而言，對外排的核廢水放射性濃度規(guī)定極為嚴(yán)格。由于不同核反應(yīng)堆會產(chǎn)生不同性質(zhì)的廢水。因此在研究某具體的核電站廢水處理技術(shù)之前，首先是總結(jié)核廢水的通用處理方法，對于全球范圍內(nèi)的核廢料的處理的發(fā)展進(jìn)行梳理。在這之后，再以秦山核電站為例進(jìn)行相應(yīng)的論述。

1 核化學(xué)廢水的來源

1.1 核燃料生產(chǎn)過程

核燃料的開采、加工過程是核廢料產(chǎn)生的一個重要途徑。例如鈾礦的開發(fā)與冶煉過程中就會有大量具有放射性的固體廢物以及留存于礦坑的水體也會具有放射性，冶煉過程的濕法作業(yè)也會產(chǎn)生大量具有放射性的核廢水，除此之外還包含有氡、釙等具有放射性的核污染氣體。

1.2 反應(yīng)堆運(yùn)行過程

在核電站的反應(yīng)堆中通常會產(chǎn)生大量的裂變物質(zhì)，這些物質(zhì)通常是存留在燃料元件內(nèi)部，但是如果燃料元件發(fā)生破損的時候，其中的物質(zhì)就會擴(kuò)散泄露到冷卻水體中。這些冷卻水循環(huán)至中子照射的程序后，由于放射性活化的反應(yīng)而導(dǎo)致其自身也具有了放射性。

1.3 核燃料后處理過程

核燃料的處理后階段的主要產(chǎn)物就是數(shù)量較大的裂變產(chǎn)物。而核燃料進(jìn)行切割與溶解過程也會產(chǎn)生部分氣體裂變產(chǎn)物。這些氣體裂變產(chǎn)物大多會進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)之中。其中九成以上的物質(zhì)會在燃料溶解液里存在。如果產(chǎn)生一定的化學(xué)分離過程，這些物質(zhì)則會在第一萃取的酸性廢液里大量聚集。這些廢液的釋熱量非常大，也是放射性物質(zhì)處理的重中之重。與此同時，在第二、三萃取中也會產(chǎn)生大量的廢液、弱放射性冷卻水等物質(zhì)。不過這些廢水的活度較低，不是處理重點(diǎn)。

1.4 其它來源

我國的一些核工業(yè)部門中存有部分已經(jīng)報廢的核設(shè)施，以及一些核武器生產(chǎn)與調(diào)試單位也會產(chǎn)生一部分核廢料。具有放射性物質(zhì)某些醫(yī)院科室、高校及科研單位同樣產(chǎn)生放射性廢水。以上放射性的核廢物種類多樣，形式不同。

2 常用的核化學(xué)廢水處理方式

核電站之中，基于其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水量很大，以及排放的廢水中放射性物質(zhì)的濃度高，因此每個核電站均設(shè)有專門處理放射性廢水的系統(tǒng)。放射性廢水通常采取蒸發(fā)和過濾的工藝進(jìn)行處理。放射性元素具有的特性是其多不具有揮發(fā)性，在此特性的基礎(chǔ)上，處理技術(shù)主要是加熱廢水使其蒸發(fā)，殘留下來的沒有蒸發(fā)掉的放射性物質(zhì)再進(jìn)行處理。此方法一方面可以充分利用核電站運(yùn)行中產(chǎn)生的很多廢熱，節(jié)約了能源。另一方面，蒸發(fā)過程不需要加入其它物質(zhì)，這就避免了因?yàn)榧尤肽承┪镔|(zhì)而引起的液體的二次污染。

過濾法的原理與人們平常使用的凈水器原理基本一致。主要是在放射性廢水流經(jīng)的位置安裝可以吸附放射性物質(zhì)的材料，有效吸收水中的放射性物質(zhì)，吸附材料中保存放射性物質(zhì)。等待一段時間后，材料中的放射性物質(zhì)達(dá)到飽和態(tài)，換上新的吸附材料即可。替換下來的充滿放射性物質(zhì)的材料再做固化密閉處理。

3 秦山第三核電站的核化學(xué)廢水的處理

秦山第三核電站的獨(dú)特之處是，其采用了國外重水反應(yīng)堆技術(shù)，是我國第一座商用重水反應(yīng)堆核電站，在核廢水的處理設(shè)計方面極為新穎，特點(diǎn)顯著?？梢院艽蟪潭壬綔p少二次廢物的產(chǎn)生量，很大程度上減少了核電站的場地使用成本和廢水處理代價。

3.1 廢水的收集

廢水的處理系統(tǒng)將低放、中及高放射性分別進(jìn)行收集，按照廢水的來源與放射性大小分類排入對應(yīng)的儲存箱中，這樣就可以使其中短壽命的放射性物質(zhì)快速衰變。秦山第三核電站中2個儲存箱存放的中、高放廢水，3個儲存箱存放低放廢水。

3.2 廢液的處理

如果儲存箱中的廢水位至一定高度時，其中的短壽命放射性物質(zhì)得到完全衰變，這時候開啟廢液儲存箱的循環(huán)泵，使其持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過1小時，這樣就可以使儲存箱中的廢水混合充分。取樣分析箱中的廢水，如果檢測其中的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則可以將其中廢水直接排放外部。

放射性中等的廢水經(jīng)過處理后，如果其不滿足直接排放的標(biāo)準(zhǔn)，則必須再次經(jīng)過凈化去污的處理流程。放射性廢水的凈化回路工藝流程如圖1所示。如果設(shè)備運(yùn)行中，系統(tǒng)的過濾器口的壓差不正常時，表明了過濾器中存在了堵塞，這時候必須及時的替換系統(tǒng)濾芯。如果吸收材料失效時，則需要更換材料，取樣分析是決定凈化循環(huán)次數(shù)與凈化效果的直接參考。

4 結(jié)語

核化學(xué)廢液常來源于核燃料生產(chǎn)過程、反應(yīng)堆運(yùn)行過程、核燃料后處理過程以及其他相關(guān)的核設(shè)施。核電站是產(chǎn)生核化學(xué)廢液的主要場所，通常其采用的處理工藝是蒸發(fā)和過濾。秦山核電站采用5個廢液貯存箱分別收集不同放射性的廢液，按照其設(shè)計的核廢水處理流程可以有效處理核化學(xué)廢水，取得的效益明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林瑩，高柏，李元鋒.核工業(yè)低濃度含鈾廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J].山東化工，2009，38（3）：35-38.

[2]蔡璇，劉燕，張云，et al.核事故產(chǎn)生的放射性廢水處理方法研究進(jìn)展[J].化學(xué)通報，2012，75（6）：483-488.

[3]王欣鵬，蒯琳萍，車俊霞.反滲透技術(shù)處理模擬核電站放射性廢水中的鈷[J].核化學(xué)與放射化學(xué)，2011，33（2）：114-118.

[4]劉昱，劉佩，張明乾.壓水堆核電站廢液處理系統(tǒng)的比較[J].輻射防護(hù)，2010（1）：42-47.

[5]魏新渝，馬鴻賓，汪萍.核電廠含硼廢水處理技術(shù)[J].輻射防護(hù)通訊，2012（5）：32-36.