浅谈核电站放射性废物的治理

杨晓东，孙涛

（大亚湾核电运营管理有限责任公司，广东 深圳 518000）

1 引言

核能属于清洁能源，它的应用范围很广泛，但是随着社会的发展和经济的进步，核电站在创造经济效益的同时，也产生了很多问题，导致放射性废物排放量增加，给人们的生存环境带来了巨大的破坏，也在一定程度上制约着核电事业的发展，因此，如何高效处理放射性废物已成为核电企业关注的重点问题。

2 核电站常见废物

2.1 固体废物

固体废弃物是核电站运行中产生的主要废物，常见的固体废弃物包括两种，分别是工艺类废物和技术类废物[1]。其中，工艺类废物主要在核能生产过程中产生，在对气体或者液体处理过程中，会产生凝胶废物和交换树脂废物，这些废物都属于固体废物。倘若没有对这些固体废物进行及时处理，就会对生产设备产生一定的磨损，进而影响核能的生产率。近年来，我国针对核电站废物排放做了相应的管控，在一定程度上减少了固体废物的排放量，但是从我国核电站整体运行来看，仍然有很多核电站存在固体废物排放不达标的现象。

2.2 液体废物

虽然核电站的液体废物相比固体废物来说少得多，但是其对我国环境仍然有很大的破坏力，因此，应对液体废物进行妥善处理。通常液体废物在核电站运行和退役过程中产生，主要包括三大类，分别是工艺废水、化学废水以及地面排水。其中，工艺废水主要涉及冷却系统，如管道、阀门等出现破损，就会产生泄露，形成工艺废水，而化学废水主要涉及实验室，通过进行实验产生废液，地面排水主要涉及的是清洗环节，在对地面冲洗的过程中产生的废水，一般这种废水的放射性很低，对环境的危害较小。

3 影响废弃物产生量的主要因素

3.1 重大项目的改造检修

为了促进核电事业的进一步发展，使其满足社会发展的需求，我国近年来加大了核电站重大项目改造检修力度，如更换反应堆盖等，在此过程中，核能生产率得到了明显提升，但是废物的产生量却逐渐增加。

3.2 系统跑水与污染

如果核电站的系统出现了跑水问题，废水未经处理流出系统，在蒸发过程中会对地面造成巨大的污染。同时，如果核能生产车间中的设备没有采取污染防护措施，也会受到影响，加剧固体废物的污染。另外，如果长期使用同一批废物收集装置，不对其进行更换和清理，同样会增加固体废物污染程度。

3.3 湿废物无法压缩减容，防护用品质量差

在对核电工程项目进行改造期间，要对湿废物进行处理非常困难，通常利用吸水材料进行简单处理，一方面污染处理不到位，另一方面也造成了资源浪费。随着核电事业的发展，市场上的防护用品种类规格也逐渐增多，一些企业为了减少成本开支而采购质量较差的防护用品，导致放射性废物排放量增加。另外，还有很多一次性消耗品，在使用过程中随意堆放，增加了核能生产车间的环境负荷。

4 废弃物的技术处理

4.1 放射性固体废弃物的处理

4.1.1 焚烧技术

焚烧技术在固体废物处理中是应用最广的，也是最有效的处理方法，这种技术最大的优点就是减容效果好，通常减容系数能够达到100以上。使用该技术时需要注意，焚烧的废物是预先进行分类处理的，其都是可燃和易燃的废物，一旦 废物中混入其他不燃物质，很有可能导致放射性烟尘扩散。众所周知，燃烧都会产生二氧化碳等物质，影响环境，因此该技术即使应用广泛，也无法得到社会所有群众的认可。

4.1.2 玻璃固化

玻璃固化处理技术虽然没有焚烧技术成熟，但是近年来，我国在玻璃固化方面加大了研究力度，也取得了一定的进展，建立了动、静态浸泡，高温静态浸泡等多种方法。在不断试验和研究中，逐渐建立了科学的数学模型，有助于提前预测玻璃固化的浸出行为。通过实验发现，温度对玻璃固化效果影响最大，温度不同，反应速率就不同，一般温度较低时，反应速率取决于离子交换反应，而温度较高时，则取决于网络溶解反应。要明确玻璃固化的机理，还需要对温度和表观活化能建立函数关系。

4.1.3 水泥固化

水泥固化和焚烧技术都是比较成熟的废物处理技术，大约在40年前就被使用了，并且受到广泛欢迎，多个国家也都采用了水泥固化技术。一般水泥固化技术多用在泥浆、蒸残液等废物的处理中。近年来，水泥化学、新水泥系列、混合材料、外加剂及混凝土用纤维等方面取得了许多进展，这对于指导放射性废物水泥固化的研究和应用有很大的帮助。

由于水泥固化体系既含有固相，又含有少量的液体和气体，因此该系统既可以发挥化学作用，也可以发挥物理作用。该体系的固相构成成分较复杂，有各种水化产物，还有大量的残余熟料，该体系的空隙用于存放液体。当核素离子和水化产物发生反应时，涉及的是系统的化学作用，当核素要扩散时，体系的孔结构会对其进行阻止，这涉及的是系统的物理作用。

水泥固化技术具有很多优势，如使用的原材料比较常见，处理设备和仪器结构简单，花费成本较低，并且在固化过程中产生的二次污染很少等，这些优势使得其应用也很普遍。近年来，由于水泥固化体多孔性导致的核素浸出率等问题正随着固化配方和工艺的深入研究不断改进，水泥固化用于放射性废物处理具有巨大的社会效益和经济效益。

4.2 放射性液体废弃物的处理

4.2.1 碳纳米管吸附

对于放射性液体废物来说，最常见的处理技术就是碳纳米管吸附技术，该技术相对较为成熟。由于碳纳米管具有很强的吸附性能，因此，当其与放射性溶液接触时，就会将放射性元素轻松吸附到碳纳米管上，并且能够将高放射性的元素放射性减低95%左右，既起到了废液处理的作用，又降低了处理成本。利用吸附原理进行废液处理的还有磁性材料吸附方法，这种方法是将粘土矿物和带有磁性的氧化铁颗粒进行复合来达到吸附的目的，该方法对环境几乎没有破坏，具有很好的环保效益和经济效益，值得推广。

4.2.2 蒸发浓缩

蒸发浓缩废液处理方法的特点是净化系数高，灵活性大，技术相对成熟，其缺点是工艺要求水平高，并且运行成本比较高，还存在着腐蚀、结垢等问题。一般不会单独使用蒸发浓缩技术，而是将其和离子交换技术结合使用，经浓缩的废液仍然具有较强的放射性，因此，需要通过离子交换树脂床进行处理，其放射性才会有所降低，此时才能将其排放。在浓缩和离子交换后，产生的废液应集中进行固定化处理，并将其进行贮存。

4.2.3 生物处理

生物处理技术是一门新兴技术，其作用机理主要是利用铁还原细菌对放射性核素进行原位修复。由于零价铁具有很强的还原性，因此当其和废液接触时，可以将铁表面的腐蚀产物还原清除。除此之外，铁还原细菌还可以将放射性废液中的铀元素还原，从而保证废液达到排放标准。

5 结语

综上所述，在我国社会不断发展的背景下，我国核电事业也得到了迅猛发展，其在获取经济效益的同时，也产生了大量的放射性废物，给环境造成了一定的威胁，相关部门应引起重视，针对不同的放射性废物，合理选择治理措施，并优化核能生产工艺，减少放射性废物的产量，提高放射性废物的治理效率，减少环境污染，从而推动我国核电事业的进一步发展。