华龙一号放射性固体废物处理的优化设计

□王岳巍 李凌杰

随着我国核电产业的不断发展，国内越来越多的核电站开始投入运行，放射性废物产生量也在不断增加。目前，国内部分投入运行的核电厂已经积累贮存了相当数量的放射性固体废物，实现放射性固体废物最小化不仅对公众健康和环境保护具有重要意义，而且在一定程度上有助于相关单位减少放射性固体废物的处置费用，具有一定的经济效益。

一、总体目标

华龙一号核电机组是我国具有自主知识产权的第三代大型先进压水堆核电技术，在华龙一号顶层设计文件和国家核安全局“十二五期间新建核电厂安全要求”中明确规定了“废物最小化目标”——单台机组待处置废物包体积不超过50m3/a[1]。

华龙一号为了进一步实现废物最小化，在采取源头控制和合理分类管理措施的同时，采用更为先进的固体废物减容工艺，将湿废物(废树脂、废活性炭和浓缩液)烘干后装入混凝土高完整性容器(HIC)，对杂项干废物超压固定处理，废过滤器芯进行水泥固定。此外，采用可降解防护用品替代传统的辐射防护用品，使可压实干废物产生量减少为原来的2/3。最终，华龙一号单台机组固体废物包预期产生量为38.8m3/a，固体废物包体积大大减少，进一步实现了放射性固体废物最小化。

本文旨在优化固体废物处理系统配置，从设计需求出发，对放射性固体废物通过从源头减少、合理分类和改进废物处理工艺三个方面对系统方案配置进行优化，优化固体废物处理系统的设备设计与配置。

(一)运输方案。固体废物处理系统湿废物运输方案为将含硼浓缩液在核岛内直接装入200L不锈钢桶进行烘干、封盖和剂量率检测后，用屏蔽容器送到废物处理中心的废物库暂存，处置前装混凝土HIC；废树脂、废活性炭和废滤芯用专用屏蔽运输车送到废物处理中心处理[2]。

(二)废物处理方案。

1.核辅助厂房部分：废物收集和浓缩液处理。

(1)废树脂。除盐器的废树脂收集于2个9m3的废树脂贮槽内，通过废树脂辅助运输设备装入废树脂运输槽车，转运至废物处理中心内的2个9m3废树脂和废活性炭接收槽(废树脂和废活性炭混合)。

(2)废活性炭。来自深床过滤器的废活性炭收集于1个3.9m3的废活性炭贮槽内，通过辅助运输设备装入废树脂运输槽车，转运至废物处理中心内的废树脂和废活性炭接收槽(废树脂和废活性炭混合)。

(3)浓缩液。来自废液处理系统蒸发器的浓缩液收集于1个5m3的浓缩液贮槽内，通过计量设备送入浓缩液桶内干燥器(200L桶)蒸干，封盖后通过辊道运输，经剂量检测后通过吊车吊运至浓缩液桶屏蔽运输车，转运至固体废物暂存库暂存。

(4)废过滤器芯。通过过滤器芯更换转运容器将废过滤器芯从过滤器隔间中取出，吊运至过滤器芯下降通道上方，废过滤器芯屏蔽运输车就位后，将过滤器芯降入400L钢桶内，转运至废物处理中心处理。

(5)杂项干废物。杂项干废物收集存放于NX厂房内的杂项干废物收集间，随后转运至废物处理中心的分类存放于各干废物暂存间。

2.废物处理中心湿废物接收和处理部分。

(1)废树脂和废活性炭。废树脂和废活性炭收集于2个体积为9m3的废树脂和废活性炭接收槽内，经过计量设备计量后送入废树脂锥形干燥器干燥。干燥过程结束后，废树脂和废活性炭装桶(200L桶)，封盖后通过辊道运输，剂量检测后通过浓缩液桶屏蔽运输车送往固体废物暂存库暂存。

图1 相关设备

(2)废过滤器芯。装有废过滤器芯的400L钢桶用吊车吊出后，通过辊道运输至水泥固定站进行水泥固定，剂量检测后通过废过滤器芯屏蔽运输车送往固体废物暂存库暂存。

3.废物处理中心干废物处理部分。干废物分类存放于可燃待处理废物暂存间、不燃待处理废物暂存区、较高放射性干废物和≤2mSv/h废滤芯暂存间。通过分拣、剪切(必要时)、干燥(必要时)、初压、超压、水泥固定(400L桶)经剂量检测后通过废过滤器芯屏蔽运输车送往固体废物暂存库暂存。

烘干装HIC工艺减容效果好于水泥固化工艺，但废物桶在厂内贮存时需要确保废物库具有良好的温湿度条件，以免废物桶发生腐蚀穿孔[3]。

(三)产生废物量计算。如表1所示。

表1 废物量计算表

二、结语

本方案中需要应用的设备如干燥器、混凝土HIC等，国内的三门核电厂和田湾核电厂都已采用该方案，这些设备在国外核电厂有使用经验，成熟度较高。

通过分析可见：固体废物处理系统工艺方案变更后，将含硼浓缩液在核岛装入200L不锈钢桶烘干、封盖和剂量率检测后用屏蔽容器送到废物库暂存，处置前装混凝土HIC；废树脂、废活性炭和废滤芯用专用屏蔽运输车送到废物处理中心处理，废树脂和废活性炭烘干、废滤芯进行水泥固定。即使不采用可降解废物处理工艺，在废物体性能符合国家相关标准要求的同时，达到单台机组每年废物包产生量不超过50m3的要求。因此，华龙一号固体废物处理系统的优化设计方案是合理可行的。