《放射性廢物的處理與處置》(12)電站廢物處理課件

1、放射性廢物處理與處置李全偉西南科技大學國防科技學院核廢物與環(huán)境安全國防重點學科實驗室第1頁，共29頁。放射性廢物處理與處置內容提要12、核電站廢物的處理（p276293）12.1 核電站廢物的來源12.2 核電站廢物的管理系統(tǒng)12.3 核電站廢物的處理方法12.4 核電站流出物的排放12.5 核電站廢物的廢物最小化第2頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理世界核電廠的現(xiàn)狀2019年底全世界33個國家和地區(qū)的436座核電站在運行，總容量392.3GW，占世界電力總裝機容量約11%全球正在建設中的核電反應堆29座全球計劃建設的核電反應堆53座第3頁，共29頁。中國大陸已投入運

2、行的核電站項目堆型機組情況并網(wǎng)時間秦山一期壓水堆（單機）1300MWe1991年12月廣東大亞灣壓水堆（雙機）21000MWe1993年8月秦山二期壓水堆（雙機）2650MWe2019年2月廣東嶺澳壓水堆（雙機）21000MWe2019年2月秦山三期重水堆（雙機）2700MWe2019年11月江蘇田灣壓水堆（雙機）21060MWe2019年5月第4頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理12.1 核電站廢物的來源裂變過程：燃料元件包殼破損（通常小于0.1%）；活化過程：反應堆結構材料沖蝕-腐蝕產(chǎn)物60Co、55Fe、51Cr、54Mn 、59Ni、65Zn；冷卻劑13N、1

3、9O、3H；化學添加劑、冷卻劑中雜質24Na、27Mg、45Ca；第5頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理3H的來源冷卻劑中氘的活化：2Hn3H冷卻劑中鋰的活化：6Lin3H4He硼的中子俘獲：10Bn3H24He鈾核三裂變反應3H以HT和HTO進入廢氣和廢液中第6頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理14C的來源氣體中雜質的活化反應17O核反應：17O（n，）14C 14N核反應：14N（n，p） 14C13C核反應：13C（n，）14C14C以CO2進入廢氣和廢液中第7頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理一回路冷卻劑帶有

4、很強放射性，二回路介質也可能有放射性。根據(jù)反應堆類型、功率、燃耗深度，計算機程序可以推算出堆芯裂變產(chǎn)物的核素組成和活度。根據(jù)燃料組件氣密性，破損率，可以推算出包殼空隙內裂變產(chǎn)物的活度，以及一回路冷卻劑中裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物的活度。根據(jù)蒸汽發(fā)生器的泄露率，可以推算出二回路介質中裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物的活度。其他放射性廢物主要產(chǎn)生于檢修活動。第8頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理12.2 核電站廢物的管理系統(tǒng)放射性廢物收集系統(tǒng)硼回收系統(tǒng)廢氣處理和排放系統(tǒng)廢液處理和排放系統(tǒng)固體廢物處理和貯存系統(tǒng)第9頁，共29頁。核電站放射性廢物處理系統(tǒng)第10頁，共29頁。核電站輻射監(jiān)測儀表系統(tǒng)第

5、11頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理放射性廢氣：工藝廢氣和排風系統(tǒng)放射性廢液：系統(tǒng)、管道閥門的泄漏，設備疏水，離子交換再生液，地面沖洗水，去污廢液固體廢物：蒸發(fā)濃縮廢液，廢樹脂，廢過濾芯，高效過濾器芯，廢設備部件，勞保用品分類收集、處理和貯存：廢氣和廢液達標排放；固體廢物減容、包裝后臨時庫內存放不超過5年，送往低中放廢物處置場進行處置。第12頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理12.3 核電站廢物的處理方法（1）廢氣處理工藝和設備含氫廢氣和含氧廢氣，主要放射性組分：惰性氣體、碘和氣溶膠、碳-14和氘含氫廢氣（高放無氧工藝廢氣）：氫氣和氮氣處理

6、方法：采用壓縮貯存衰變或活性炭延遲床處理，工藝流程見圖12-1、圖12-2。排放控制：取樣分析和連續(xù)監(jiān)測報警燃爆事故：氮氣稀釋， H2濃度4%以下第13頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理含氧廢氣（低放有氧工藝廢氣）：呼排氣和鼓泡排氣處理方法：采用高效過濾器和碘吸附處理，工藝流程圖12-3排放控制：連續(xù)排放廠房排風氣流流向：從低污染區(qū)向高污染區(qū)流動不同來源采用不同工藝流程處理：燃料廠房排風反應堆廠房排風第14頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（2）廢液處理工藝和設備分類收集和貯存，分類進行處理蒸發(fā)法：強制循環(huán)蒸發(fā)和自然循環(huán)蒸發(fā)離子交換法：表12

7、-3 常用的離子交換床一般不再生。秦二核根據(jù)進出口壓差0.15MPa和外表劑量率15mSv/h 更換樹脂第15頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理壓水堆核電站各類廢水處理工藝工藝排水：放射性水平高，化學物質含量低處理工藝：離子交換，蒸發(fā)處理或蒸發(fā)與離子交換串聯(lián)使用，見圖12-4 工藝排水處理工藝流程圖化學廢液：化學物質含量高處理工藝：蒸發(fā)處理，見圖12-5 化學排水處理工藝流程圖第16頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理地面疏水：含一定量的化學物質和固體顆粒，放射性水平比較高時蒸發(fā)處理。淋浴水和洗衣水：放射性水平通常很低，過濾或吸附處理，或蒸發(fā)處

8、理。含油廢水：廢油小于10mg/L，單獨處理。生活污水：生化處理站處理。第17頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（3）固體廢物處理工藝和設備濕固體廢物：泥漿、濃縮廢液、廢樹脂和廢過濾器芯濃縮廢液：硝酸鈉、硼酸或硼酸鹽，最大含鹽量400g/L。通常進行水泥固化，硼酸根離子有緩凝作用，加入Ca(OH)2預處理；SO42-有促凝作用，需要加入緩凝劑。第18頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理廢樹脂：迄今尚無較好的處理工藝壓水堆核電站廢樹脂中主要核素137Cs、134Cs、60Co、58Co樹脂的特點：比活度很高、有機物、輻解產(chǎn)生燃爆性氣體、不易焚燒、

9、不能直接處置。開發(fā)研究（見圖12-6）不破壞樹脂有機結構：壓實、裝桶、低溫固化破壞樹脂有機結構：分解、降解、高溫固化水泥固化體：樹脂溶脹龜裂和破碎，要限制廢樹脂的包容量。第19頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理廢過濾器芯通過鉛屏蔽轉運容器裝入混凝土容器中，注入水泥砂漿固定，裝在200L金屬桶中。干固體廢物廢活性炭、石墨、吸附劑、廢高效過濾器芯、廢設備、部件、工具、勞保用品、擦試材料、鋪墊或覆蓋用的塑料，堆內測量部件等。分為可壓實廢物和不可壓實廢物，可燃廢物和不可燃廢物。我國各核電站都設有壓實機。第20頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（4）固

10、體廢物的包裝和運輸鋼桶：200L、400L混凝土容器：、；自屏蔽效能好，抗腐蝕作用強；廢物包裝率低。A型包裝：滲水試驗、負載試驗、貫穿試驗和1.2m自由墜落試驗；B型包裝：增加高溫燃燒試驗、9m墜落試驗和水浸試驗；固體廢物的暫存：不超過5a的廢物量；可回取；輻照劑量率限值。對廢物的要求：不超過設計限值和運輸限值。第21頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理12.4 核電站流出物的排放（1）流出物排放的審批和監(jiān)督三同時：廢物處理設施和主工藝設施同時設計、同時建設、同時投產(chǎn) 四統(tǒng)一：多堆統(tǒng)一管理、統(tǒng)一申請排放限值、統(tǒng)一實行環(huán)境監(jiān)測、統(tǒng)一組織應急響應和實施排放分配氣載和液體流出

11、物的排放總量，實行總量與濃度雙重控制，以總量控制為主。年排放總量按季度控制，連續(xù)3個月內不得超過排放目標值的1/2，實際排放量向國家環(huán)境保護總局報告。第22頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（2）氣態(tài)流出物的排放連續(xù)排放和約定排放分析取樣：惰性氣體（測量總和譜）氣溶膠（測量總和譜）碘（測量總和譜）第23頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（3）液態(tài)流出物的排放槽式排放廢水排放雙重控制 取樣分析：總、總、氚、90Sr和譜。在線連續(xù)監(jiān)測包括在排放管路上的輻射監(jiān)測和流量監(jiān)測。第24頁，共29頁。放射性廢物處理與處置第十二章 核電站廢物的處理（4）排放的質量保證和質量控制核電站流出物的監(jiān)測由核電站和當?shù)丨h(huán)保部門分別獨立進行，監(jiān)測結果公布。（5）非放射性有害物質的控制第25頁，共29頁。核電站排