《放射性废物的处理与处置》(12)电站废物处理

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1、放射性废物处理与处置李全伟西南科技大学国防科技学院 核废物与环境安全国防重点学科实验室放射性废物处理与处置内容提要n12、核电站废物的处理（p276293）n12.1 核电站废物的来源n12.2 核电站废物的管理系统n12.3 核电站废物的处理方法n12.4 核电站流出物的排放n12.5 核电站废物的废物最小化放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n世界核电厂的现状n2007年底全世界33个国家和地区的436 座核电站在运行，总容量392.3GW，占 世界电力总装机容量约11%n全球正在建设中的核电反应堆29座n全球计划建设的核电反应堆53座中国大陆已投入运行的核电站项项目堆型机组组

2、情况并网时间时间秦山一期压水堆（单机）1300MWe1991年12月广东大亚湾压水堆（双机）21000MWe1993年8月秦山二期压水堆（双机）2650MWe2002年2月广东岭澳压水堆（双机）21000MWe2002年2月秦山三期重水堆（双机）2700MWe2002年11月江苏田湾压水堆（双机）21060MWe2006年5月放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n12.1 核电站废物的来源n裂变过程：燃料元件包壳破损（通常小于 0.1%）；n活化过程：反应堆结构材料冲蚀-腐蚀产物 60Co、55Fe、51Cr、54Mn 、59Ni、65Zn；冷 却剂13N、19O、3H；化学添加剂

3、、冷却剂 中杂质24Na、27Mg、45Ca；放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n3H的来源n冷却剂中氘的活化：2Hn3Hn冷却剂中锂的活化：6Lin3H4Hen硼的中子俘获：10Bn3H24Hen铀核三裂变反应n3H以HT和HTO进入废气和废液中放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n14C的来源n气体中杂质的活化反应n17O核反应：17O（n，）14C n14N核反应：14N（n，p） 14Cn13C核反应：13C（n，）14Cn14C以CO2进入废气和废液中放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n一回路冷却剂带有很强放射性，二回路介质也可 能有放射性。n

4、根据反应堆类型、功率、燃耗深度，计算机程序 可以推算出堆芯裂变产物的核素组成和活度。根 据燃料组件气密性，破损率，可以推算出包壳空 隙内裂变产物的活度，以及一回路冷却剂中裂变 产物和活化产物的活度。根据蒸汽发生器的泄露 率，可以推算出二回路介质中裂变产物和活化产 物的活度。n其他放射性废物主要产生于检修活动。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n12.2 核电站废物的管理系统n放射性废物收集系统n硼回收系统n废气处理和排放系统n废液处理和排放系统n固体废物处理和贮存系统核电 站放 射性 废物 处理 系统核电站辐射监测仪表系统放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n放射性废

5、气：工艺废气和排风系统n放射性废液：系统、管道阀门的泄漏，设备疏 水，离子交换再生液，地面冲洗水，去污废液n固体废物：蒸发浓缩废液，废树脂，废过滤芯 ，高效过滤器芯，废设备部件，劳保用品n分类收集、处理和贮存：废气和废液达标排放 ；固体废物减容、包装后临时库内存放不超过 5年，送往低中放废物处置场进行处置。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n12.3 核电站废物的处理方法 （1）废气处理工艺和设备n含氢废气和含氧废气，主要放射性组分：惰性 气体、碘和气溶胶、碳-14和氘n含氢废气（高放无氧工艺废气）：氢气和氮气n处理方法：采用压缩贮存衰变或活性炭延迟床 处理，工艺流程见图12-1

6、、图12-2。n排放控制：取样分析和连续监测报警n燃爆事故：氮气稀释， H2浓度4%以下放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n含氧废气（低放有氧工艺废气）：呼排气和鼓 泡排气n处理方法：采用高效过滤器和碘吸附处理，工 艺流程图12-3n排放控制：连续排放n厂房排风n气流流向：从低污染区向高污染区流动n不同来源采用不同工艺流程处理：n燃料厂房排风n反应堆厂房排风放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（2）废液处理工艺和设备n分类收集和贮存，分类进行处理n蒸发法：强制循环蒸发和自然循环蒸发n离子交换法：表12-3 常用的离子交换床n一般不再生。秦二核根据进出口压差 0.15M

7、Pa和外表剂量率15mSv/h 更换树脂放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n压水堆核电站各类废水处理工艺n工艺排水：放射性水平高，化学物质含 量低n处理工艺：离子交换，蒸发处理或蒸发 与离子交换串联使用，见图12-4 工艺排 水处理工艺流程图n化学废液：化学物质含量高n处理工艺：蒸发处理，见图12-5 化学排 水处理工艺流程图放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n地面疏水：含一定量的化学物质和固体颗 粒，放射性水平比较高时蒸发处理。n淋浴水和洗衣水：放射性水平通常很低， 过滤或吸附处理，或蒸发处理。n含油废水：废油小于10mg/L，单独处理 。n生活污水：生化处理站处

8、理。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（3）固体废物处理工艺和设备n湿固体废物：泥浆、浓缩废液、废树脂 和废过滤器芯n浓缩废液：硝酸钠、硼酸或硼酸盐，最 大含盐量400g/L。n通常进行水泥固化，硼酸根离子有缓凝 作用，加入Ca(OH)2预处理；SO42-有促 凝作用，需要加入缓凝剂。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n废树脂：迄今尚无较好的处理工艺n压水堆核电站废树脂中主要核素137Cs、134Cs、 60Co、58Con树脂的特点：比活度很高、有机物、辐解产生 燃爆性气体、不易焚烧、不能直接处置。n开发研究（见图12-6）n不破坏树脂有机结构：压实、装桶、低温固

9、化n破坏树脂有机结构：分解、降解、高温固化n水泥固化体：树脂溶胀龟裂和破碎，要限制废 树脂的包容量。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n废过滤器芯n通过铅屏蔽转运容器装入混凝土容器中，注入 水泥砂浆固定，装在200L金属桶中。n干固体废物n废活性炭、石墨、吸附剂、废高效过滤器芯、 废设备、部件、工具、劳保用品、擦试材料、 铺垫或覆盖用的塑料，堆内测量部件等。n分为可压实废物和不可压实废物，可燃废物和 不可燃废物。n我国各核电站都设有压实机。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（4）固体废物的包装和运输n钢桶：200L、400Ln混凝土容器：、；自屏蔽效能好， 抗腐蚀作

10、用强；废物包装率低。nA型包装：渗水试验、负载试验、贯穿试验和 1.2m自由坠落试验；nB型包装：增加高温燃烧试验、9m坠落试验和水 浸试验；n固体废物的暂存：不超过5a的废物量；可回取； 辐照剂量率限值。n对废物的要求：不超过设计限值和运输限值。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n12.4 核电站流出物的排放 （1）流出物排放的审批和监督n三同时：废物处理设施和主工艺设施同时设计、 同时建设、同时投产n 四统一：多堆统一管理、统一申请排放限值、统 一实行环境监测、统一组织应急响应和实施排放n分配气载和液体流出物的排放总量，实行总量与 浓度双重控制，以总量控制为主。n年排放总量按

11、季度控制，连续3个月内不得超过 排放目标值的1/2，实际排放量向国家环境保护总 局报告。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（2）气态流出物的排放n连续排放和约定排放n分析取样：n惰性气体（测量总和谱）n气溶胶（测量总和谱）n碘（测量总和谱）放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（3）液态流出物的排放n槽式排放n废水排放双重控制 n取样分析：总、总、氚、90Sr和谱。n在线连续监测包括在排放管路上的辐射 监测和流量监测。放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理（4）排放的质量保证和质量控制n核电站流出物的监测由核电站和当地环 保部门分别独立进行，监测结果公布。 （5）非放射性有害物质的控制核电站排放大气扩散试验辐射环境监测车放射性废物处理与处置 第十二章 核电站废物的处理n12.5 核电站废物的废物最小化n环境管理方针：遵守法规、安全运行、 减少排放、节约资源、持续改进、保护 环境。n大亚湾核电站：下降50（管理）n秦山核电站：逐年下降n台湾省核电站：下降50（减容技术）第十二章完