華龍一號放射性固體廢物處理的優化設計

□王岳巍 李凌杰

隨著我國核電產業的不斷發展，國內越來越多的核電站開始投入運行，放射性廢物產生量也在不斷增加。目前，國內部分投入運行的核電廠已經積累貯存了相當數量的放射性固體廢物，實現放射性固體廢物最小化不僅對公眾健康和環境保護具有重要意義，而且在一定程度上有助于相關單位減少放射性固體廢物的處置費用，具有一定的經濟效益。

一、總體目標

華龍一號核電機組是我國具有自主知識產權的第三代大型先進壓水堆核電技術，在華龍一號頂層設計文件和國家核安全局“十二五期間新建核電廠安全要求”中明確規定了“廢物最小化目標”——單臺機組待處置廢物包體積不超過50m3/a[1]。

華龍一號為了進一步實現廢物最小化，在采取源頭控制和合理分類管理措施的同時，采用更為先進的固體廢物減容工藝，將濕廢物(廢樹脂、廢活性炭和濃縮液)烘干后裝入混凝土高完整性容器(HIC)，對雜項干廢物超壓固定處理，廢過濾器芯進行水泥固定。此外，采用可降解防護用品替代傳統的輻射防護用品，使可壓實干廢物產生量減少為原來的2/3。最終，華龍一號單臺機組固體廢物包預期產生量為38.8m3/a，固體廢物包體積大大減少，進一步實現了放射性固體廢物最小化。

本文旨在優化固體廢物處理系統配置，從設計需求出發，對放射性固體廢物通過從源頭減少、合理分類和改進廢物處理工藝三個方面對系統方案配置進行優化，優化固體廢物處理系統的設備設計與配置。

(一)運輸方案。固體廢物處理系統濕廢物運輸方案為將含硼濃縮液在核島內直接裝入200L不銹鋼桶進行烘干、封蓋和劑量率檢測后，用屏蔽容器送到廢物處理中心的廢物庫暫存，處置前裝混凝土HIC；廢樹脂、廢活性炭和廢濾芯用專用屏蔽運輸車送到廢物處理中心處理[2]。

(二)廢物處理方案。

1.核輔助廠房部分：廢物收集和濃縮液處理。

(1)廢樹脂。除鹽器的廢樹脂收集于2個9m3的廢樹脂貯槽內，通過廢樹脂輔助運輸設備裝入廢樹脂運輸槽車，轉運至廢物處理中心內的2個9m3廢樹脂和廢活性炭接收槽(廢樹脂和廢活性炭混合)。

(2)廢活性炭。來自深床過濾器的廢活性炭收集于1個3.9m3的廢活性炭貯槽內，通過輔助運輸設備裝入廢樹脂運輸槽車，轉運至廢物處理中心內的廢樹脂和廢活性炭接收槽(廢樹脂和廢活性炭混合)。

(3)濃縮液。來自廢液處理系統蒸發器的濃縮液收集于1個5m3的濃縮液貯槽內，通過計量設備送入濃縮液桶內干燥器(200L桶)蒸干，封蓋后通過輥道運輸，經劑量檢測后通過吊車吊運至濃縮液桶屏蔽運輸車，轉運至固體廢物暫存庫暫存。

(4)廢過濾器芯。通過過濾器芯更換轉運容器將廢過濾器芯從過濾器隔間中取出，吊運至過濾器芯下降通道上方，廢過濾器芯屏蔽運輸車就位后，將過濾器芯降入400L鋼桶內，轉運至廢物處理中心處理。

(5)雜項干廢物。雜項干廢物收集存放于NX廠房內的雜項干廢物收集間，隨后轉運至廢物處理中心的分類存放于各干廢物暫存間。

2.廢物處理中心濕廢物接收和處理部分。

(1)廢樹脂和廢活性炭。廢樹脂和廢活性炭收集于2個體積為9m3的廢樹脂和廢活性炭接收槽內，經過計量設備計量后送入廢樹脂錐形干燥器干燥。干燥過程結束后，廢樹脂和廢活性炭裝桶(200L桶)，封蓋后通過輥道運輸，劑量檢測后通過濃縮液桶屏蔽運輸車送往固體廢物暫存庫暫存。

圖1 相關設備

(2)廢過濾器芯。裝有廢過濾器芯的400L鋼桶用吊車吊出后，通過輥道運輸至水泥固定站進行水泥固定，劑量檢測后通過廢過濾器芯屏蔽運輸車送往固體廢物暫存庫暫存。

3.廢物處理中心干廢物處理部分。干廢物分類存放于可燃待處理廢物暫存間、不燃待處理廢物暫存區、較高放射性干廢物和≤2mSv/h廢濾芯暫存間。通過分揀、剪切(必要時)、干燥(必要時)、初壓、超壓、水泥固定(400L桶)經劑量檢測后通過廢過濾器芯屏蔽運輸車送往固體廢物暫存庫暫存。

烘干裝HIC工藝減容效果好于水泥固化工藝，但廢物桶在廠內貯存時需要確保廢物庫具有良好的溫濕度條件，以免廢物桶發生腐蝕穿孔[3]。

(三)產生廢物量計算。如表1所示。

表1 廢物量計算表

二、結語

本方案中需要應用的設備如干燥器、混凝土HIC等，國內的三門核電廠和田灣核電廠都已采用該方案，這些設備在國外核電廠有使用經驗，成熟度較高。

通過分析可見：固體廢物處理系統工藝方案變更后，將含硼濃縮液在核島裝入200L不銹鋼桶烘干、封蓋和劑量率檢測后用屏蔽容器送到廢物庫暫存，處置前裝混凝土HIC；廢樹脂、廢活性炭和廢濾芯用專用屏蔽運輸車送到廢物處理中心處理，廢樹脂和廢活性炭烘干、廢濾芯進行水泥固定。即使不采用可降解廢物處理工藝，在廢物體性能符合國家相關標準要求的同時，達到單臺機組每年廢物包產生量不超過50m3的要求。因此，華龍一號固體廢物處理系統的優化設計方案是合理可行的。