我国核电厂放射性废物管理进展及挑战

叶奇蓁，张志银

（1.中国核工业集团公司，北京 100822；2.中国核电工程有限公司，北京 100840）

1 我国核电厂放射性废物管理现状

核电厂放射性废物管理包括与废物产生、预处理、处理、整备、贮存、运输、处置和退役相关的各项行政与技术活动，是从废物产生到处置的全过程管理。放射性废物安全是核与辐射安全的重要组成部分。

1.1 运行核电厂放射性废物管理

我国目前已有11台运行的核电机组，其中秦山核电厂和秦山第二核电厂的放射性废物管理系统由中方自主设计和建造，大亚湾核电站、岭澳核电站、秦山第三核电厂、田湾核电站的放射性废物管理系统由国外公司负责设计和建造。根据我国环保法规的要求，这些运行核电厂都配备了相对完善的放射性废物管理设施，以确保能及时收集、处理、监测和排放（或贮存）核电厂正常运行和预期运行事件时产生的放射性废气、废液和固体废物。我国运行核电厂均按照环保设施“三同时”的要求，配备了相对完善的放射性废物管理设施。运行数据显示，核电厂放射性三废的实际产生量及其对环境的影响远低于审管部门批准的限值，证明核能是一种高效的清洁能源。放射性废物管理设施对核电厂废物安全、辐射安全和环境安全起着重要作用。

压水堆核电厂一般将放射性废液分为工艺排水、地面排水和化学排水。化学排水主要采用蒸发处理工艺，地面排水主要采用过滤处理工艺，工艺排水主要采用过滤和除盐处理工艺。秦山核电厂和秦山第二核电厂废液处理系统采用自然循环蒸发装置（去污因子为103）。大亚湾核电站和岭澳核电站采用强制循环蒸发装置（去污因子为103）。田湾核电站对于工艺废水、化学废水、放射性活度浓度较高的地面排水和洗涤废水先采用两段蒸发处理，蒸馏液再经两级离子交换器除盐处理后监测排放，蒸发装置的去污因子达105。

含氢放射性废气包括两种处理工艺：一种是加压贮存衰变，如秦山核电厂、秦山第二核电厂、大亚湾核电站和岭澳核电站；另一种是活性炭延迟衰变，如田湾核电站含氢放射性废气的处理。对于含氧废气，一般采用活性炭吸附和高效过滤处理工艺。

对于湿废物我国运行核电厂一般都采用水泥固化处理工艺，秦山核电厂设有一条桶内搅拌水泥固化线固化蒸发浓缩液，废树脂暂存在废树脂贮槽中待进一步处理。田湾核电站一期工程每台机组设有一条桶内搅拌水泥固化装置固化蒸残液和废树脂。秦山第二核电厂、大亚湾核电站、岭澳核电站每两台机组设有一套水泥固化装置固化浓缩液、废树脂，固定废液过滤器芯。干废物一般采用压实（包括初级压实和超级压实）的处理工艺。

运行核电厂采取一列管理措施，减少了放射性废物产生量，如加强人员培训，提高安全文化水平和废物最小化意识，保障机组安全稳定运行；设立专门放射性废物管理机构；严格规范大修管理，对检修废物严格分类等。同时注重开展废物管理系统技术改造，如大亚湾核电站采用一个容器固定多个滤芯，采用优化的特种水泥固化配方；秦山核电厂改进水泥固化线搅拌桨，提高固化体性能和填充率等。此外通过加强电厂间的技术交流，共享放射性废物管理经验，提高了环保设施管理水平，见表1至表3。

1.2 二代改进型核电厂放射性废物管理

目前我国正在批量建设二代改进型核电厂，如岭澳核电站3、4号机组、福清核电厂、方家山核电厂等，这些核电厂遵循国家核安全局二代改进型核电厂审评原则，对于放射性废物管理系统采取了一系列改进措施，如：

（1）固体废物处理系统采用桶外搅拌水泥固化工艺，用400 L钢桶作为湿废物包装容器，提高了包装容器的体积利用率。

（2）采用改进的水泥固化配方，在保证固化体性能的同时，废物的体积包容率提高到40%以上。

（3）进行110mAg污染治理，将与一回路反应堆冷却剂接触设备、管道连接用垫片改为不含银垫片，将含110mAg的废液由离子交换处理改为暂存衰变后蒸发处理。

（4）新建核电厂址一般都建设厂址共用的废物处理厂房（QS），用于处理该厂址所有机组产生的放射性固体废物，设置干废物超级压实装置，提高了资源利用率，见图1。

通过上述改进，目前国产二代改进型核电厂单台机组放射性固体废物包预期年产生量在55～57 m3，接近美国核电厂用户要求文件（URD）推荐的管理目标值。

1.3 第三代核电厂放射性废物管理

根据国家核电自主化安排，浙江三门核电厂、山东海阳核电厂及广东台山核电厂采用引进的第三代压水堆建造，其中浙江三门核电厂和山东海阳核电厂采用AP1000第三代核电技术，广东台山核电厂采用EPR第三代核电技术。

表1 我国运行核电厂放射性废物处理工艺Table 1 Radioactive waste treatment techniques for operating nuclear power plants in China

表2 大亚湾、岭澳核电站及秦山第二核电厂单台机组2004—2008年放射性固体废物产生量Table 2 Radioactive solid waste production from a single unit in Daya Bay, Ling'ao and Qinshan II from 2004—2008单位：m3

表3 国内外运行核电厂单台机组放射性固体废物包产生体积比较Table 3 Comparison of solid radioactive waste package volume from a single unit of operating nuclear power plants at home and abroad 单位：m3/a

浙江三门核电厂含氢放射性废气采用活性炭延迟衰变处理工艺。放射性废液主要采用深床过滤和离子交换处理工艺。对于0.25%燃料破损率时产生的废液采用移动式处理装置进行处理，该装置基于活性炭过滤、反渗透和离子交换的处理工艺。三门核电厂设置了厂址废物处理设施（SRTF），用于处理核电厂所有机组产生的放射性固体废物，SRTF包括干、湿废物处理装置、移动式废液处理装置、放射性洗衣房和固体废物暂存库，其中废树脂采用静态热压处理工艺，废物减容比为3，化学废液采用桶内干燥、压实的减容处理工艺，废物饼装入200 L钢桶水泥固定,见图2。

广东台山核电厂对于放射性活度浓度较高的废液，采用蒸发处理工艺，该蒸发装置采用压缩蒸汽强制循环蒸发器，节约能源，蒸发器的去污系数较高。对于放射性活度浓度较低的地面排水和洗涤废液，采用离心分离设备去除悬浮颗粒，见表4。

1.4 放射性废物管理法规、标准

目前部分放射性废物管理法规、规范制定或修订工作取得积极进展，如《放射性废物管理条例》、《压水堆核电厂放射性固体废物处理系统技术规定》、《压水堆核电厂放射性废液处理系统技术规定》、《压水堆核电厂放射性废气处理系统技术规定》、《核电厂放射性液态流出物排放技术要求》等法规标准正在制定或修订。

1.5 核电厂放射性废物管理科研

我国核电厂放射性废物管理相关的科研取得一定进展，如清华大学与核电秦山联营有限公司开展的废树脂水泥固化配方研究，中国核电工程公司自主研发的桶外搅拌水泥固化装置等。放射性废物最小化是放射性废物管理的重要原则，核设施主管部门和核安全监管部门都非常重视。2009年初，国防工业局下达了放射性废物最小化战略和顶层设计研究项目，该项目得到环境保护部、中国核工业集团公司等单位支持。中国核电工程公司承担了核电站废物最小化研究和低中放废液最小化研究项目，参与研究单位有大亚湾核电运行管理有限公司、中国辐射防护研究院等，协作研究单位有国内各运行核电厂，这种产学研联合研究模式值得推广。

2 核电厂放射性废物管理面临的挑战

表4 国内新建核电厂单台机组放射性固体废物包预期产生体积比较Table 4 Comparison of anticipated radioactive solid waste package production volume from a single unit of new nuclear power plants in China单位：m3/a

虽然我国核电厂放射性废物管理取得积极进展，但与国外先进水平仍有不小的差距，主要表现如下。

2.1 法规标准不完善，缺乏强制约束力和可操作性

放射性废物管理政策研究不到位，法规体系仍不完善，一些放射性废物管理相关的标准已实施十几年，远不能适应当今核电快速发展的需要，亟须修订。由于种种原因，标准的修订周期过长，且编制费用过低，虽然标准编制人员付出了大量辛勤的劳动，却收益很少甚至要倒贴研究经费。在我国改进型二代核电厂审评原则中，对于放射性废物最小化仅提出原则性要求，缺乏具有约束力的具体技术指标。另外亟须制定一些指导放射性废物管理实践的导则，如《核电站废物最小化导则》等。

2.2 管理体制不完善

我国核电已进入快速发展阶段，有关部门正在研究将2020年我国核电运行装机容量由4 000万千瓦提高到7 000万千瓦，相当于70个100万千瓦的核电机组。若每台机组废物包量为45～70 m3/a，则每年产生放射性固体废物包产生总量为3 150～4 900 m3。而我国低、中水平放射性固体废物处置场的建设和运营明显滞后于核电的发展，至今尚未明确处置场建设规划、处置场运营机制和收费标准。各大电力集团都在积极推进核电厂建设，地方政府对核电厂的建设给予大力支持，但对在本地区建设低、中水平放射性固体废物处置场却表现不积极或表示明确反对。究其原因，是对于主管部门、审管部门、地方政府及核电厂业主应承担的放射性废物处置的责任和义务落实不到位，缺乏有效问责机制，致使中低水平放射性固体废物处置的规划和建设进展缓慢。

2.3 缺乏放射性废物管理技术创新机制

我国从20世纪70年代后期开始建设核电厂，废物处理系统一直采用传统的处理技术，即使确定采用新的废物处理工艺，相关技术和设备基本需要从国外引进。我国核电厂废物处理所用的超级压实机都是从国外进口，三门核电厂厂址废物处理设施拟采用的废物处理关键技术，如移动式废液处理设施、废树脂热压装置、浓缩液干燥装置等都是采用进口设备，国内只是配套辅助设施，这主要是由于国内放射性废物处理技术的储备和新技术研发投入严重不足。由于缺少研究经费，科研单位无法根据核电站废物处理需求开展专项研究。迫于核电厂建设进度的要求和国家审管部门压力，核电厂建设单位或总承包单位只能翻版老的工艺或从国外采购成套工艺设备。

为更好地保护环境，即将颁布的国家标准GB 6249《核动力厂环境辐射防护规定》对放射性液态流出物提出更严格的排放要求：对于滨海厂址，槽式排放出口处的放射性流出物中除H-3和C-14外其他放射性核素浓度不宜超过1 000 Bq/L；对于内陆厂址，槽式排放出口处的放射性流出物中除H-3和C-14外其他放射性核素浓度不宜超过100 Bq/L。国家相关部门已明确，内陆核电厂采用第三代先进压水堆技术，但其参考电厂现有的废液处理工艺却难以满足内陆核电厂液态流出物排放要求，必须改进废液处理工艺。另外由于大部分内陆核电厂厂址周围水体稀释条件差，需要设置大容量液态流出物监测槽和废液应急贮槽，当废液处理系统出现异常或环境水体稀释流量不足时，确保废液的暂存和处理，使液态流出物满足排放要求。因此开展内陆核电厂废液处理和排放技术研究显得尤为迫切。

3 加强核电厂放射性废物管理的应对措施

随着我国核电的快速发展，我国核电厂放射性废物管理取得了积极进展，但与国外核电厂仍有不小的差距，需要采取综合应对措施。

3.1 进一步完善法规标准

应加强放射性废物管理政策研究，理清放射性废物管理标准体系，加快标准、规范制定进程，尽早出台《放射性废物管理条例》，提高标准编制的经费标准，尽快制定一系列放射性废物设计和运行管理方面的导则，明确运行核电厂和新建核电厂放射性废物最小化的目标值，对核电厂营运单位实行废物最小化目标责任制，并制定相应的奖惩政策。

3.2 完善放射性废物管理体制

进一步明确主管部门、审管部门、地方政府和营运单位承担的放射性废物管理的责任和义务，建立和完善管理部门问责机制。尽快出台低、中水平放射性固体废物处置场建设规划，确定处置场的运营管理机制和废物处置的经济补偿机制，在处置场收费中除应考虑建造成本、运行成本和关闭后维护成本外，可借鉴美国低放废物处置场收费办法，增加对处置场所在地区的经济补偿。通过理顺管理体制、政策鼓励等措施积极、有效地推动低、中水平放射性废物处置场的建设。

3.3 加强群堆核电厂放射性废物管理

运行核电厂通过强化运行管理，放射性固体废物产生量有所下降，但在现有技术基础上已很难再大幅度降低废物包的产生量，建议对现有废物处理设施进行技术改进，如改造水泥固化线，采用钢桶作为固化物包装容器等。目前秦山核电基地和大亚湾核电基地已建成多台机组，建议借鉴国外放射性废物管理经验（如采用焚烧、超级压实等技术）建设核电基地废物处理中心。核电厂被放射性污染的废金属逐渐增多，可借鉴美国、法国核电厂的运行经验，规划建设区域性的废旧金属熔炼设施，实现废旧金属的循环利用。对于新建群堆核电厂址，宜在首期工程建设期间规划建设厂址废物处理中心。

3.4 鼓励技术创新和产学研结合

技术创新是放射性废物管理技术发展的生命力，没有创新就会永远停留在翻版阶段。建议国家相关部门组织设计研究单位、工程公司和核电厂业主开展核电厂放射性废物处理关键技术（如内陆核电厂放射性废液处理和排放技术、移动式处理装置、废树脂湿法氧化技术等）联合攻关，同时对核电厂放射性废物处理关键新技术研究给予优惠政策，鼓励建设核电厂先进废物处理设施示范工程，加大放射性废物处理技术和管理经验推广力度。