方家山核電機組不可復用廢液來源及運行分析

吳學超

中核核電運行管理有限公司運行二處 浙江 嘉興 314000

1 引言

1.1 核電站產生的廢液介紹

壓水堆核電站在運行期間，不可避免地會產生放射性液體，為了防止對周圍環境、工作人員和居民造成過量的放射性輻照，必須對這些廢液進行收集處理[1]。

這些放射性廢液可以分為可復用廢液和不可復用廢液。

可復用廢水：主要來自一回路系統升溫、冷卻劑擴容或改變冷卻劑硼濃度時排出的水，以及穩態運行時下泄的一回路排水。

不可復用廢水：來自核島、核輔助廠房等系統設備的疏排水、泄漏水、冷凝水、地面沖洗水、化學污染的廢水和淋浴、洗滌等公用廢水。

1.2 不可復用廢液簡介

不可復用廢液主要由核島疏水排氣系統收集后輸送至廢液收集系統，所有廢液分為三個類型:工藝排水、化學排水、地面排水。

工藝排水一般是化學物質含量低的放射性廢液；

化學排水一般是化學物質含量高的放射性廢液；

地面排水一般是化學成分不定的低放射性廢液（放射性濃度低于排放限值）。

表1 放射性廢物的來源、分類和特點

產生的這些不可復用廢液，其中工藝廢水輸送到工藝疏水箱9TEU001/002BA，地面排水輸送到9TEU003/004BA，化學排水輸送到9TEU005/006BA。

2 不可復用廢液來源

這些不可復用廢水，若其疏水標高大于疏水罐的標高，則可以直接依靠重力輸水道相應的疏水罐，如果標高低于疏水罐，則需要先輸送到相應的儲槽和箱子，之后再用泵輸送到相應的疏水罐[2]。

圖1 不可復用廢液收集

2.1 工藝廢水來源（9TEU001/001BA）

工藝廢水被收集到工藝廢水疏水箱中，即9TEU001/002BA。兩個水箱的廢水來源如下：

(1) 通過RPE0055直接送至TEU工藝排水接收槽的廢水，這部分是RPE系統收集的重力自流工藝排水，來自兩個機組的：

1) 反應堆冷卻劑系統疏水（溫度測量旁路管道、過渡段）

2) PTR系統過濾器，冷卻器，撇沫泵疏水

3) RCV過濾器疏水，RCV021RF排水

4) TEU系統過濾器（除TEU002/012FI）疏水

5) TEP系統過濾器疏水

6) RPE002BA含氧廢氣輸水罐凝結水

7) 安注罐主排水

8) 反應堆換料水池溢流，乏燃料裝載井和燃料轉運倉疏水

(2) 兩個機組放射性相關系統的樹脂沖洗水和疏水

1) RCV001/002/003DE

2) PTR001DE

3) TEU001/002DE

4) TEP001/002/003/004/005/006/007DE

(3) RPE002PS工藝集水坑收集的水，液位達到高時，泵送到9TEU001/002BA

1) REN手套箱、液體通風柜、氣體通風柜的回水

2) RCV系統管道，泵和002RF/003RF

3) PTR001/002/005PO疏水

4) EAS疏水坑（RPE008/012PS）

5) RIS低壓安注疏水坑（RPE009/013PS）

6) REA水箱和過濾器的疏水

7) RPE003BA的廢水。其來源（通過RPE0135收集）有如下途徑：

a) RRA系統管道，設備（熱交換器，泵等）疏水

b) RIS安注箱末端排水

c) RCV再生熱交換器（RCV001EX）疏水

d) 反應堆冷卻劑疏水箱（RPE001BA）檢修

e) RPE泵001PO和002PO疏水；RPE安全閥030VP和004VY疏水

f) 反應堆壓力容器液位測量管道排水，反應堆冷卻劑泵旋液分離器疏水

g) 主泵軸封低壓泄露流

h) 位于標高+2.7m以下的閥桿泄漏

RRA008/009/010/010/013/014/015/023/024/025/114VP

RRA116VP（僅2號機）

RCV310、050VP；

RIS 001、002、003VP。

PTR 022、140、143、144、145、150VB。

(4) TEP002/003/004/005/006/007BA，這幾個箱子的水質如果不符合要求，可以排到TEU001/002BA中處理。

在滿功率運行時，工藝疏水箱平均每天接受2.08m3左右工藝疏水，11天左右切換一次接收罐[3]。這個工藝疏水是來自RPE002PS（總容積5.4m3）的疏水，而9RPE002PS的疏水主要來自于1/2RPE003BA（每個疏水箱容積1.45m3），1/2RPE003BA疏水泵大約間隔13h左右疏水一次，疏水到9RPE002PS。RPE003BA內疏水泵的啟動時間間隔主要取決于RPE003BA的來水速率，而RPE003BA日常最多的來水是三臺主泵的低壓泄漏流，當工藝疏水箱RPE003BA滿溢時，溢流廢水直接進入反應堆廠房的安全殼疏水坑（RPE011PS）。

綜合TEU001/002BA的廢水來源，日常中，除了RCV/PTR/TEU/TEP系統過濾器更換和沖洗樹脂產生的間斷廢水、相關系統的隔離疏水外，持續的水源為主泵的低壓泄漏流和相關閥桿的微量泄漏流，這些疏水輸送到RPE003BA中。

當然，結合方家山運行的這六個燃料循環的經驗，工藝疏水最大的來源是三臺主泵的低壓泄漏[4]。其他的來源主要是跟機組的運行狀態有關系，可能會由于機組的存在的不同的缺陷，而形成不同的廢水來源。

2.2 地面廢水來源（9TEU003/004BA）,主要來自于兩個機組的：

1) APG除鹽床樹脂的反沖洗水

2) 燃料廠房疏水坑1/2RPE010/014PS

3) PTR換料水箱疏水坑1/2RPE006CU

4) RPE010PS疏水：DEG冷卻器、DVK冷卻盤管和APG冷卻器排水

5) RPE014PS廢水來源

a) EAS系統NaOH的泄露

b) JPI干式立管的疏水

c) ETY疏水

6) AC廠房機械去污廢液和AL廠房（廠區實驗室）廢液

7) PTR、TEP和REA水箱疏水坑

8) 收集到RPE015PS的疏水

a) ET淋浴間的疏水

b) DVH001/002RF的RRI側冷凝水

c) ASG系統汽動泵的疏水（僅2號機）

9) RPE001PS通過重力收集的水

a) 核輔助廠房地面上的任何廢水

b) 控制區內的RRI，DEG和APG的疏水和排氣。如RCV熱交換器、TEP和TEU蒸發器和除氣塔的設備冷卻水（RRI）疏水和排氣。

c) DEG冷卻DVN系統產生的冷凝水

d) TEP005/006BA疏水

e) TEU排放過濾器（002FI/012FI）疏水排氣

f) 冷凝水回水箱SVA001BA的溢流水

地面疏水收集在9TEU003/004BA，地面疏水是平時來水最頻繁，最多的。在機組滿功率運行時，地面疏水箱平均每天接收28m3左右地面疏水，大約10h需切換接收罐一次[5]。經過分析研究，地面疏水主要來源是幾個廠房的冷凝水，同時PTR疏水坑1RPE014PS大約每幾個小時會達到高液位，然后通過泵向9TEU003/004BA疏水。地面疏水坑9RPE001PS間隔很長一段時間也會達到高液位，然后通過疏水泵向地面疏水箱疏水。

APG樹脂床在日常運行時，也要定期進行沖洗保養，產生的廢水就會直接排放到地面疏水箱。

含放射性劑量低的水還包括熱洗衣房中的水，由于每天都有人進進出出控制區，會產生大量的臟衣物，這些衣服的清洗，在熱洗衣機房中，產生的低放射性水，會排放到SRE水箱中，然后排放到TER中。

2.3 化學廢水來源（9TEU005/006BA）

1) RRI水箱液位計和箱體疏水

2) AC廠房化學去污廢液

3) 安全殼疏水坑（RPE011PS）

4) REN取樣系統的全部輔助管線（若不回RCV002BA，則可通過此管線來到化學廢水疏水箱）

5) RPE003PS

a) 乏燃料容器沖洗井排水

b) K516/K556房間的排水

c) REA硼酸泵的疏水

d) TEU系統酸罐、堿罐以及泵的疏水，TEU進料管的疏水和排氣。

e) TEG壓縮機的疏水（RRI側）

f) RCV熱交換器疏水排氣（RRI側）

在機組滿功率運行時，化學疏水箱平均每兩三個月需要切換一下接收罐。9TEU005/006BA疏水主要來自1/2RPE011PS和9RPE003PS。化學疏水箱的來水主要是TEU系統的疏水和蒸發器的掃液等等。化學疏水箱水滿后，要輸送到9TEU016/017BA，之后再經過蒸發器蒸發后生成濃縮廢液。

3 廢液收集處理系統運行分析

3.1 地面疏水量大，廢水處理負擔重

日常運行中，地面疏水比較多，而地面疏水只有兩個20m3的疏水箱和一個疏水泵，每個疏水箱間隔十多個小時就會達到高液位需要切換水箱并進行處理，三廢處理負擔較大。

1) 密切關注地面疏水箱9TEU003/004BA液位，及時切換并循環取樣，合格后立即排放至TER系統；

2) 合理安排工作，控制隔離、維修工作引起的疏水量，避免地面疏水箱短時間來水過多，導致無法及時處理；

3) 及時對9TEU016BA/017BA中存水進行處理，保證備用功能；

4) 充分利用9TEU016BA/017BA的備用功能，在疏水超出地面疏水箱的處理能力時，及時將廢水傳至9TEU016BA/017BA，避免地面疏水箱溢流或上游水箱/地坑滿水溢出導致廠房污染；

5) 地面疏水箱的進/出口閥、小流量閥由于頻繁操作，閥門卡澀、限位不準等缺陷頻發，建議一方面通過變更換型提高此類閥門的性能，另一方面應增加預防性維修的頻度；

6) 可以考慮增大地面疏水箱的容積，一方面可以減少運行人員負擔，另外也可以避免由于頻繁操作導致的設備缺陷及性能下降；

7) 可以考慮在現場空閑的位置，再設置一個地面疏水箱，增加箱子的冗余數量，這樣就可以較好地解決箱子不夠的問題。

3.2 加強廢水收集和控制，避免廢水交叉污染

1) 日常運行及大修過程中，嚴格控制廢水的收集和傾倒，避免不同種類廢水的交叉污染，增加處理負擔；

2) 廢液收集系統上游閥門和設備多、管線復雜，部分閥門嚴密性下降會導致廢液流向改變，在運行過程中應關注該類閥門的性能和缺陷，考慮增加預防性維修頻度；

3) 根據運行經驗，已經出現過幾次地面疏水箱被污染的情況了，有很多種原因。有大修時，工作負責人隨意亂倒臟水，污染地面排水坑的；有由于逆止閥不嚴，造成返水的；有由于大修維修時，意外造成房間的地面疏水溝槽被污染，由于存在死角，依然放射性偏高的等等。這些問題的存在，會意外地污染地面疏水箱，從而增加了運行和維修人員的工作負擔。同時，也極大地增加了人被放射性沾染的風險。所以必須要嚴格按照規程進行操作，同時對大修的工作負責人進行充分的安全培訓教育。

3.3 加強廢液處理管理，避免廢水未受控傳輸和排放

1) 避免疏水箱邊接受、邊排放，這樣可能會導致高放水或化學水非受控排放，增加后端處理負擔；

2) 疏水箱排放前，應保證足夠的循環流量和時間，確保取樣結果準確，防止不合格的廢水誤排放至TER，造成大面積的污染，導致TER部分水箱不可用，不僅會降低TER系統在事故后的可用性，并且處理過程很長、負擔很重。

4 結論

本文首先通過對系統流程的分析，歸納了不可復用廢液的詳細來源，并結合實際運行情況，分析得出了正常運行期間的廢液量及來源。通過對系統運行情況及經驗反饋的分析，總結了目前廢液系統主要存在的問題，提出了優化建議。