海阳核电厂AP1000放射性固体废物处理系统介绍

段黎明

（山东核电有限公司，山东 海阳265116）

0 前言

海阳核电厂位于山东省烟台市海阳市，为首批国家第三代核电技术的自主化依托项目，采用AP1000 核电技术路线。AP1000 技术以其特有的非能动安全系统和模块化设计成为目前世界上安全性高、先进的核电技术。放射性固体废物处理系统（WSS）位于辅助厂房和放射性厂房，用于收集废树脂、废过滤器芯子、干放射性废物以及混合废物。核岛侧产生的废树脂通过水力输送至WSS 废树脂暂存罐，废过滤器芯子通过转运容器转运至放射性废物厂房贮存。

厂址废物处理设施（SRTF）是核岛三废处理系统的补充，主要包括核岛侧的移动式废液处理系统和废树脂脱水系统(SEDS)及高整体性容器(HIC)，SRTF 建筑物内的干湿固体废物处理、洗衣房、暂存库和其他辅助系统。设计和建造的SRTF 能在初期处理6 台AP1000 核反应堆机组同时运行产生的废物，并且具有扩展处理8 台AP1000 机组的能力。WSS 系统和SRTF 是海阳核电厂非常重要的固体废物处理系统或设施，以下从废树脂和废过滤器芯子的处理工艺流程对其进行介绍，并分析了目前存在的问题。

1 固体废物处理工艺

废树脂和废过滤器芯子处理主要涉及WSS 和SRTF。WSS 是核岛侧固体废物处理系统，其工艺流程见图1 其主要功能收集和贮存来自废液处理系统（WLS）、化学和容积系统（CVS）和乏燃料池冷却系统（SFS）的废树脂和废过滤器芯子，并对废树脂进行混合、取样等。废树脂和废过滤器芯子分别通过树脂转运泵和转运容器转运至（HIC）。装有废树脂或废过滤器芯子的HIC 通过废物运输车转运至SRTF 进行暂存。

1.1 WSS 系统主要设备描述

WSS 系统主要设备位于放射性厂房，按核岛抗震I 类设计，其主要功能描述如下：

1）废树脂箱(MV-01A/B)

废树脂箱共2 个，互为备用，主要功能是接收和贮存废树脂。

2）树脂混合泵(MP-02)

树脂混合泵共1 台，主要功能是搅拌混合树脂箱内废树脂，并将废树脂从一个废树脂箱转运至另一个废树脂箱；同时，将废树脂箱中过量的水排放到WLS。

3）树脂碎片过滤器

树脂碎片过滤器共1 个，主要功能是系统中废液（包括管道冲洗水）输送至WLS 时过滤废树脂碎片。

4）树脂传输泵(MP-01)

树脂传输泵共一台，主要功能是为废树脂在废树脂箱内的循环、混合以及取样和输送至HIC 提供动力。

5）树脂取样设施

在废树脂输运管线上设有取样设施，用于废树脂取样。

图1 WSS 系统

1.2 废树脂处理操作

WSS 系统废树脂处理操作采用水力输送工艺，通过带压除盐水将废树脂从树脂床卸载至废树脂箱。在传输前，需要确认选择的废树脂箱已在线好并有足够的接受能力；需要确认树脂混合泵在线好能将多余的传输水通过过滤器排放到WLS。在传输运行中，监视废树脂箱液位和树脂混合泵运转情况，确保废树脂箱中的水位保持在废树脂物位之上。当冲洗水已清澈干净，停止传输，即完成废树脂卸载。树脂床传输后，将树脂箱中多余通过行树脂混合泵排放至WLS。其物位由超声液位计监测。固态层可以用压缩空气或树脂混合泵在任何时候进行搅拌和混合。在树脂混合模式下，水通过树脂持流筛从废树脂箱中排出，再通过箱内的混合喷射器回流，由于喷射器的搅混作用使树脂流在箱内的再循环流量相当于的循环树脂混合泵流量的4 倍。因此，树脂混合模式下箱体内固体床局部处于流体状态。在装入废物处置容器前，树脂混合模式使树脂箱内的树脂充分混合。然后树脂传输泵启动进入循环模式。树脂流从废树脂箱中抽取并回到同一个箱子。可以通过取样装置对循环或者容器充装前的树脂进行取样。可移动容器充注阀打开开始充注操作。树脂脱水泵启动对容器中累积的树脂进行脱水并使水流回废树脂箱，因此保持了WSS 系统中的水装量，并截流WSS 系统中的废树脂，去除其中的污垢颗粒。在装填过程中，可以随时关闭树脂混合泵。当物位传感器探测到或电视摄像机观察到废树脂物位接近废物传输容器顶部时，关闭充注阀。当高水位或废物树脂过高时填充阀自动关闭。当充注完成后，可移动的脱水系统脱水泵定期运行直到泵出口压力指示器或音响指示器显示无脱水流。

1.3 WSS 与SRTF 接口

SRTF 与WSS 接口设备主要包括自动脱水系统（SEDS）（如图2）和HIC（如图3）。SEDS 的主要由脱水泵机架、加料头组件、控制台和废液控制阀组成。控制台采用可编程逻辑控制器（PLC）的控制系统。远程控制加料头的接合和取下，监测阀位、液位和温度。控制台有一个安装在加料头组件上的可远程观看的摄像机和高分辨率显示器。当SEDS 的组件和HIC 准确就位，加料头自动与HIC 开口对正，加料头组件一侧连接V024 废树脂入口软管，另一侧连接废树脂系统出口软管V026。加料头组件放置在HIC 开口处，。废树脂通过加料头组件输送到HIC。在输送过程中，脱水泵将过滤后的水返回WSS 系统。两个液位探针监测的介质液位，当HIC 中液位到达预定设置点时，控制台将发出声光报警，连锁关闭进废液控制阀，以防止HIC 满溢，脱水泵将继续运行，以降低容器中的水位，直到容器内废液量少于百分之一。脱水操作完成后通过远程控制拆卸加料头。

图2 脱水系统组件SEDS

图3 树脂和颗粒活性碳使用的高整体性容器HIC

2 目前面临的问题

2.1 设计问题

从以上系统介绍可知当WSS 系统运行树脂转运泵MP-01 转运树脂到HIC 中进行树脂装填脱水处理时，虽然用于监测HIC 中的液位探测器监测到液位达到预定设置点会在控制台报警并会连锁废液控制阀关闭，防止HIC 满溢。但目前设计该液位信号或阀门关闭信号并未送至核岛控制系统（PLS）参与WSS 系统树脂转运泵MP-01 的联锁，如无人工干预，MP-01 将持续运行。这将增加操作人员的工作协调难度，因SRTF 侧的树脂装填脱水系统操作界面是独立的控制系统，有专人操作，这就有可能发生SRTF 操作人员由于与主控室或就地控制室操作人员沟通不及时而造成泵持续运行而损坏。即该设计不符合仪控设计原则：仪控应能有效得监控设备生产过程，确保设备长期稳定可靠运行。

鉴于以上分析、 业主方正在与设计方联系，探讨修改PLS 参与WSS 树脂转运泵的联锁的必要性。建议可将HIC 液位信号送至PLS参与联锁停泵，亦可将废液控制阀关闭信号送至PLS 参与联锁停泵。具体采用哪一种方案，下一步根据现场的实际情况再做决定。

2.2 调试面临的问题

WSS 系统由美国西屋公司设计，核岛总包方是国家核电技术公司，SRTF 是中电投远达环保工程有限公司（以下简称“远达公司”）总承包，与美国ES 公司联合设计。在调试分工中，核岛调试由山东核电联合调试队负责，SRTF 调试由山东核电保健物理部统一协调管理，由远达公司、ES 公司具体负责。WSS 与SRTF 存在接口较多，需要协调各单位各专业，管理相对比较复杂。根据合同分工，西屋方编写WSS系统的调试试验程序，远达公司和ES 公司负责编写SRTF 相关系统的试验程序。废树脂装填、脱水等试验，必须将WSS 和SRTF 联合进行试验，这就须将两份试验程序整合，形成一份综合调试程序，明确总的试验负责人，试验前做好充分的试验准备，方案的编制，试验先决条件的检查，需要组织协调人员，明确各单位的职责及分工。由试验负责人统一指挥，几家单位相互配合，共同完成联合试验。

3 结束语

海阳AP1000 核电机组相比国内二代机组有许多先进的地方：采用非能动安全系统；由灰棒（AP1000 反应堆控制棒一种）来实现负荷跟踪，取消了国内二代技术的硼回收系统；采用能对多台机组的放射性废物集中处理的厂址废物处理设施（SRTF）等。这些先进的理念和设计使海阳核电厂相比国内二代技术减少了大量设备管道，减少了人员维修维护量、减少了废树脂和废过滤器的产量，即减少了放射性固体废物的产量。而人员的维修维护工作量的减少和远距离的树脂装填处理使放射性照射和污染达到尽可能低的水平。总体上来看，WSS、SRTF 系统设计紧凑合理，满足国家标准要求，系统安全可靠，理念和技术先进。但是，由于两个系统是由不同的公司设计，在设计的衔接上亦存在需要改进之处，如可将自动脱水系统SEDS 的控制面板与WSS就地控制室整合成一体，即SEDS 由就地控制室统一控制。目前暴露的问题，可以在今后类似工程加以完善，如二期工程（3，4 号机组）工程。

［1］海阳核电站AP1000®Solid Radwaste System-System Specification Document，re vision 3 AP1000 固体废物系统处理规格书.第三版[S].

［2］林诚格主编.非能动安全先进核电厂AP1000[M].原子能出版社.

［3］WSS Component Control Requirements，revision 3 WSS 设备控制要求[S].

［4］SRTF Technical Description.SRTF 技术描述[S].