核電廠的廠址廢物處理設施

馬若霞　楊彬

摘 要：廠址廢物處理設施（SRTF）是AP1000核電廠的BOP子項之一，其作用是實現全廠范圍內放射性固體廢物的集中處理和暫存以及部分液體廢物的處理。本文介紹了我國兩座AP1000核電廠的SRTF的主要廢物處理工藝，并對其進行了比較。

關鍵詞：核電廠；廠址廢物處理設施（SRTF）；固體廢物；液體廢物

1 概述

AP1000是美國西屋公司開發的非能動安全的先進的第三代壓水堆核電技術。2007年，我國與西屋公司簽訂了AP1000核電技術引進合同，浙江三門、山東海陽核電作為技術引進吸收和自主國產化的依托項目開工建設。

廠址廢物處理設施（SRTF）作為AP1000核電廠的BOP子項之一，其作用是實現全廠范圍內放射性固體廢物的集中處理和暫存以及部分液體廢物的處理。作為由我國自行設計、建造的核電廠重要配套設施，目前建設中的山東海陽核電廠和浙江三門核電廠的SRTF設施，在工藝設計上體現出了其各自不同的特點。

2 山東海陽核電廠SRTF概況

山東海陽核電廠SRTF由中電投遠達環保工程有限公司負責總體設計，主要工藝引進美國ES（Energy Solution）公司的相關處理技術和裝備。該設施位于山東海陽核電廠廠區西南側，南面為施工臨建區，北面為1#AP1000核電機組，西側為核電廠廠區圍墻，東側為特種車庫、去污和熱檢修車間。SRTF按滿足6臺AP1000核電機組同時運行的處理能力進行設計和建造，部分系統和設備考慮滿足8臺機組的處理能力。

2.1 主要設計功能

SRTF主要的功能為：

☆處理來自核島的化學液體廢物、燃料包殼破裂率為025%情況下的一回路冷卻劑和蒸汽發生器管道破裂（SGTR）產生的液體廢物；

☆處理核島產生的廢過濾芯和放射性廢樹脂；

☆運輸和處理核島及其他放射性廠房產生的放射性干、濕固體廢物；

☆收集和處理SRTF產生的廢物（包括放射性超標廢液的處理）；

☆固體放射性廢物的暫存；

☆核島和其他放射性廠房控制區工作人員工作服的檢測和洗滌。

2.2 設計基準

SRTF的設計基準如下：

☆具有處理6臺機組運行產生的放射性廢物，并留有擴展8臺機組處理能力；

☆廢物暫存庫的設計容量依照8臺機組5年產生的廢物量；

☆洗衣房的處理容量依據2臺機組換料大修，6臺機組正常運行原則；

☆所有固體廢物通過對應處理工藝，最終以320L鋼桶和HIC容器的包裝形式，在廢物暫存庫內進行中間貯存，5年后送國家最終處置場；

☆低放廢物桶在廢物庫以5層堆疊，而中放廢物容器按2層豎井型式堆疊；

☆主要設備設計壽命為60年。

2.3 SRTF內的主要廢物及相應的處理方法

SRTF中處理的主要廢物及相應的處理方法和工藝如下所述。

2.3.1 化學廢液處理系統

化學廢液處理系統是移動式處理設施，其作用是處理化學廢液，采用化學絮凝和離子交換的方法使處理后的液態流出物符合排放標準。該設施在SRTF中存放和檢修。

2.3.2 0.25%包殼破裂液體處理系統

0.25%包殼破裂液體處理系統是移動式處理設施，其作用是處理0.25%燃料包殼破損產生的廢液，采用化學絮凝和離子交換的方法使處理后的液態流出物符合排放標準。該設施在SRTF中存放和檢修。系統與SGTR液體處理系統串聯使用，SGTR液體處理系統是對經前級系統處理后的0.25%包殼破損廢液的流出液作凈化處理。

2.3.3 SGTR液體處理系統

SGTR液體處理系統是移動式處理設施，可以對0.25%包殼破裂液體處理系統處理后的廢液作凈化處理，也可用于處理蒸汽發生器傳熱管破裂（SGTR）事故產生的廢液，采用化學絮凝和離子交換的方法使處理后的液態流出物符合排放標準。該設施在SRTF中存放和檢修。

2.3.4 HIC裝料和脫水系統

HIC裝料和脫水系統可將廢樹脂從核島一回路系統廢樹脂傳輸到HIC，也可將NPP廢過濾器放入HIC。加料過程完成后，連接到HIC內部的過濾系統為樹脂或過濾器脫水。

2.3.5 SRTF廢物分揀和壓縮系統

廢物分揀和壓縮系統的功能如下：

☆用于接收和處理從核電站產生的放射性固體廢物。

☆用非破壞性檢驗方法目視檢查桶內廢物，確認是否有違禁物品或不能減容的物品；

☆預壓實（如需要）前分揀桶內廢物；

☆灌漿前對廢物的同位素分析；

☆通過超壓減容（適用于可壓實廢物）；

☆將超壓桶（餅塊）裝入外包裝桶；

☆廢物桶在操作單元間的轉運；

☆超壓后的廢物桶或不能壓縮的廢物桶灌漿。

該系統的設計可用來處理6臺機組產生的放射性廢物，并具有8臺機組產生的放射性廢物處理能力。

2.3.6 濕廢物烘干系統

濕廢物烘干系統功能是對核電廠運行產生的含水量較大的濕廢物在超壓前進行烘干處理。濕廢物烘干系統具有全自動控制系統，可以實現預熱、烘干、冷卻全過程的自動化。

2.3.7 超標廢液處理系統

超標廢液處理系統負責處理SRTF設施內產生的放射性超標洗衣廢液及其他零星超標廢液，其處理后的出水滿足電廠管理限值要求。

3 三門核電廠SRTF概況

三門核電廠SRTF由上海核工程研究設計院負責總體設計，主要工藝引進了德國漢莎公司的處理技術和裝備。該設施主要用于放射性廢液處理和儲存、放射性固體廢物處理、廢物包裝體中間貯存、工作服和工作鞋清洗等。SRTF設計能夠滿足包容6個機組的廢物處理和中間暫存的能力。

3.1 主要設計功能

SRTF主要的功能為：

☆處理來自于核島的化學液體廢物、燃料包殼破裂率為0.25%情況下的一回路冷卻劑和蒸汽發生器管道破裂（SGTR）產生的液體廢物；

☆處理核島產生的廢過濾芯和放射性廢樹脂；

☆運輸和處理核島及其他放射性廠房產生的放射性干、濕固體廢物；

☆固體放射性廢物的暫存；

☆核島和其他放射性廠房控制區工作人員工作服的檢測和洗滌。

3.2 設計基準

SRTF的設計基準如下：

☆具有處理4臺機組運行產生的放射性廢物；

☆換料時間為17天（每18個月）；

☆廢物暫存庫的設計容量依照4臺機組5年產生的廢物量；

☆洗衣房的處理容量依據，機組換料大修期間1000人/機組·天，正常運行100人/機組·天的基準設計；

☆所有廢物流通過對應處理工藝，最終以200L鋼桶包裝形式，在廢物暫存庫內進行中間貯存，5年后送國家最終處置場；

☆主要設備設計壽命為60年。

3.3 SRTF內的主要廢物及相應的處理方法

SRTF中處理的主要廢物及相應的處理方法和工藝如下所述。

3.3.1 過濾器芯處理系統

過濾器芯處理系統用來處理核島內產生的過濾器濾芯與少量來自移動式設備的過濾器濾芯。將過濾器芯裝入200L鋼桶內，灌漿固定后送入暫存庫內貯存。

3.3.2 HVAC過濾器濾芯/干廢物/混合廢物處理系統

HVAC過濾器濾芯/干廢物/混合廢物處理系統，通過預處理、烘干、超壓、灌漿等處理工藝，處理核島與SRTF產生的HVAC過濾器芯或其他來源產生的干廢物/混合廢物。

3.3.3 廢樹脂處理系統

廢樹脂處理系統采用熱態超級壓縮的減容工藝。通過接收、除水、烘干、裝桶（160L桶）完成預處理工序。裝滿烘干廢樹脂的160L桶送往超級壓縮機進行超壓處理，超壓餅經優化組合后裝入200L桶灌漿固定。

3.3.4 化學廢液處理系統

化學廢液處理系統采用桶內干燥工藝來處理核島與SRTF產生的化學廢液。移動式設備產生的濃縮液通過該系統收集，進行水泥固化處理。

3.3.5 放射性廢液排放、廢物包裝、輻射防護

SRTF內排放廢液滿足監測排放的限值要求后，排往指定的排放區域。廢物包裝體能滿足放射性物質安全運輸和廢物處置的要求。輻射防護設計除了滿足國內規范的限值要求外，還遵循ALARA原則，保障了工作人員與公眾人員的安全。

4 海陽和三門核電廠SRTF設施內廢物的主要處理工藝比較

以上兩個核電廠的SRTF設施內主要廢物采用了相同或者不同的處理工藝。例如對于可壓縮的干廢物的處理均采用超壓的處理工藝。HVAC濾芯和干廢物的收集及壓餅的最終裝載容器不同，山東海陽核電采用200L鋼桶收集，壓餅裝入320L鋼桶灌漿固定；三門核電采用160L鋼桶收集，壓餅裝入200L鋼桶灌漿固定。對于濕固廢物的處理，海陽核電采用HIC容器作為暫存和最終處置容器，而三門核電對水過濾器芯采用直接裝桶、灌漿固定的工藝，對廢樹脂則采用了預處理、烘干、超壓、灌漿等處理工藝，最終裝入200L鋼桶灌漿固定。

對于化學廢液的處理，山東海陽核電采用的是化學絮凝和離子交換處理工藝，此方法處理工藝簡單，但化學廢液中可能含有較多的化學物質和其他復雜成分，在進入處理系統前需要一定程度的預處理。而三門核電對化學廢液則采用桶內干燥濃縮的方式處理，也具有較高的處理效率，但能耗相對較高。海陽核電的還考慮了洗衣廢水在超過排放標準的情況下的保安措施，設置了超標廢液處理系統。對于核島和SRTF內產生的少量濕廢物設置了濕廢物烘干系統對其進行處理。

5 結語

由于核電廠廠址的選擇要遵守非常嚴格的條件限制，適合建設核電站的廠址有限，因此在已經運行或者在建的核電廠廠址處都有擴建工程或者多期工程。目前我國運行的核電站中，大多是一臺機組設置一套放射性廢物處理設施或者兩臺機組共用一套放射性處理設施，設施的利用率低，增加了核電建設和運營成本，競爭力不強。如何提高放射性廢物處理設施的利用率是很多核電站所面臨的問題。在多機組核電廠中，為了節省投資、減少運行和維護費用，提高設備的利用率，可根據放射性廢物的特性，在核電基地處建設廠址廢物處理中心。而AP1000機組SRTF的設計正是放射性廢物處理的一種集成理念。

參考文獻：

[1]顧軍.AP1000核電廠系統與設備.原子能出版社，2010.4.

[2]林誠格.非能動安全先進核電廠AP1000.原子能出版社，2008.8.

[3]楊洋.淺談AP1000核電廠放射性廢物處理.核電運行與維護，2006，3：6.