浅谈如何提高放射性固体废物处理系统运行可靠性

王建刚 赵胜磊 丁爽 欧阳晓理

摘   要：低中水平放射性固体废物处理方式一般为水泥固化、沥青固化、塑料固化、焚烧、湿法氧化等，福清核电1-4号机组的放射性固体废物，如浓缩液、废树脂等，其处理工艺系统采用的是水泥固化的方式，现该系统已运行3年，处理产生放射性固体废物货包100余m3。本文结合电厂放射性固体废物处理系统水泥固化线运行经验，讨论水泥固化线设计待优化项、故障原因以及解决建议，旨在提高电厂放射性固体废物处理系统运行可靠性，降低不合格货包产生量，满足辐射防护最优化原则，实现放射性废物最小化管理要求。

关键词：运行  可靠性  水泥  固化

中图分类号：TM623                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0100-02

放射性固体废物处理系统与核电厂放射性废物生产、整备、贮槽直接相关，并间接影响机组工艺系统正常运行，且有较高的辐射风险。本文重点讨论放射性固体废物处理系统的运行可靠性提升措施，以有效提高系统运行可靠性，降低工作人员受照剂量，避免不合格放射性废物货包的产生。

1  系统介绍

以电厂放射性固体废物处理系统（简称TES系统）为例，该系统功能主要包括：

收集和暂存机组运行产生的放射性废物并进行衰变;

将工艺废物固化＼固定在金属桶中，形成放射性废物货包;

对技术废物进行处理，并水泥固定在金属桶中;

对上述废物货包（必要时进行屏蔽）运至废物暂存库暂存。

TES系统主要由核岛厂房内的水泥固化线和废物暂存罐，废物处理辅助厂房及其内部的分拣压实打包装置，废物暂存库这三部分组成。由于后两者厂房和设备相对简单、独立，本文主要对核岛厂房内水泥固化线设备运行可靠性进行分析。

水泥固化线即对放射性废物源项进行收集、计量并进行水泥固化处理的生产线。

2  运行现状

福清1、2号机组水泥固化线于2015年完成改造后移交业主运营，2016年正式投运。从维修统计上看，TES系统运行故障率整体偏高，系统运行可靠性偏低。设备缺陷是影响福清1、2号机组水泥固化线运行稳定性的主要因素，此外固化线人员技能、运行管理、系统设计在前期运行中也暴露出一定不足，对系统可靠性造成不利影响。

2.1 设备缺陷

以2017年度福清1、2号机组为例，9TES系统年度维修工单144个，其中设备缺陷类占到了113个，平均故障间隔时间3.3d，平均故障修复时间10.2d，且个别故障存在检修周期偏长、故障重复发生情况。部分重要设备故障会直接制约固化线生产工作，累计造成水泥固化线约168d处于不可用状态。

预防性维修是指通过对系统或设备进行系统性的检查、测试和更换，以防止功能故障发生，使其保持在规定状态所进行的全部活动。电厂维修部门针对水泥固化线制定了大量的预防性维修内容，但主动维修的内容较少，以定期维修和状态维修为主，如屏蔽门电机润滑、阀门的检查、辊道的检查等。而根据对历史缺陷情况的统计，导致固化线设备故障的各类缺陷无法通过常规的定期维修、状态维修手段解决，如水泥下料不畅、滤芯堵塞、通风温度高报警、浓缩液下料不畅等，而需采用主动维修手段来控制。

2.2 人员技能与运行管理

机组运行前期由于缺少水泥固化线运行经验，工作人员编制的管理程序、操作规程尚不完善，导致水泥固化线出现部分问题，比如浓缩液贮槽缺乏保养操作、固化操作时对监控过程缺乏明确规定等。这部分主要考虑提高人员技能、优化运行流程、规范操作步骤，根据现场经验反馈制订相应措施。

2.3 设计因素

电厂内水泥固化线技术已固定且通过了相关试验，水泥固化线技术是满足国家标准要求的，但也存在少量设计问题影响到系统运行可靠性。

（1）水泥下料口破裂。

运行期间出现过2次该问题，主要为原下料口为铝合金材质，较易损耗。

（2）石灰计量不准确。

该问题属于程序设定问题，程序在设计上会在水泥下料期间反向启动空包装置的螺旋输送机，以阻止多余的石灰添加进管道。但实践效果中发现该设定并不能起到预想的作用，反倒可能引起反效果。

3  改进措施

3.1 优化预防性维修内容

电站可通过对系统缺陷分析研究，针对各个缺陷分析其具体原因，比如水泥下料不畅、滤芯堵塞、通风温度高报警缺陷产生的主要原因是水泥、粉尘堵塞，浓缩液下料不畅的主要原因是浓缩液贮存罐底部堵塞。根据每个缺陷具体的原因，以主动维修的方式制定专门的预防性维修工作。

由于水泥固化线运行时间存在一定不确定性，而预防性维修工作的开展一般都有固定周期，我们以水泥固化线开始运行的时间为基准点，分为固化工作开展前、固化工作过程中、固化工作结束后3个时间段。

3.2 加强人员技能和运行管理

根据运行经验的积累，工作人员对水泥固化线管理和操作进行了大量优化，优化、升版管理程序和操作规程，定期进行人员技能培训，从理论上降低人员操作失误的可能。

3.3 优化设计

根据电厂运行经验，目前已知的影响水泥固化线稳定运行的设计相关问题和优化情况，见表1。

4  结语

通过上述措施，经过一段时间试运行，目前福清水泥固化线无故障运行时间较前期已有所延长，即提高了水泥固化线的运行可靠性，降低放射性固体废物不合格货包产生量，满足放射性廢物最小化原则。系统运行可靠性提升是一个长期、持续的过程，其效果验证也需要较长的观察周期，电厂在运行期间应通过合理手段持续提升系统运行可靠性，降低系统运行风险。

参考文献

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