华龙一号批量化示范工程固体废物处理系统工艺改进分析_何源.pdf

202302分析与检测55Modern Chemical Research当代化工研究202302分析与检测55Modern Chemical Research当代化工研究上接第54页下转第56页华龙一号批量化示范工程固体废物处理系统工艺改进分析何源 赵军（中核国电漳州能源有限公司 福建 363300）摘要：华龙一号技术承载着中国核电技术向外出口的重任，其设计在保障安全可靠的同时，还需保证其经济性和先进性，废物最小化是华龙一号第三代先进堆型持续改进的目标。本文从华龙批量化示范工程固体废物系统（ZST系统）废物处理工艺系统改进入手对ZST系统功能进行了详细阐述，通过将华龙一号参考机组与华龙一号批量化示范工程所产生的工艺废物类型、工艺废物产生量、工艺废物处理工艺进行了全面对比分析与探讨，在结合同行电站和国外电厂放射性废物管理经验反馈的基础上，对废物包预期产生量进行了深入论证，分析结果表明华龙一号批量化示范工程较华龙一号参考机组在废物产生量上会有较大改观，在废物包性能符合国家相关标准要求的前提下，单台机组每年废物包产生量满足不超过50m3/a的要求，改进方案可行。关键词：华龙一号批量化示范工程；废物最小化；工艺废物处理工艺；废物包产生量中图分类号：X 文献标识码：AProcess Improvement Analysis of the Solid Waste Treatment System of the HPR1000 Batch Demonstration ProjectHe Yuan,Zhao Jun(CNNC Guodian Zhangzhou Energy Co.,Ltd.,Fujian,363300)Abstract：HPR1000 carries the important task of exporting Chinas nuclear power technology to the outside world,and its design needs to ensure its economy and advancement while guaranteeing safety and reliability.Waste minimization is the goal of continuous improvement of the third generation advanced reactor type of HPR1000.This paper elaborates on the functions of the ZST system from the improvement of the solid waste sys-tem(ZST system)of the HPR1000 Batch Demonstration Project.And a comprehensive comparative analysis and discussion were made on the types of process wastes,the amount of process wastes,and the treatment processes of process wastes produced by the HPR1000 reference project and the HPR1000 batch demonstration project.Based on the experience feedback of radioactive waste management experience of peer power plants and for-eign power plants,the analysis is made for the expected amount of waste package.The results of analysis show that the HPR1000 batch demonstration project will have a great improvement in waste generation compared with the HPR1000 reference project.On the premise that the waste package per-formance meets the requirements of relevant national standards,the annual waste package generated by a single unit can meet the requirement of no more than 50 m3/a.The improvement plan is feasible.Key words：HPR1000 batch demonstration project；waste minimization；treatment processes of process wastes；waste package yield J.中国粮油学报,2021,36(05):149-153.18Dinelli G,Vicari A,Catizone P.Use of capillary electrophoresis for detection of metsulfuron and chlorsul-furon in tap waterJ.Journal of agricultural&food chem-istry,1993,41(5):742-746.19Dinelli G,Vicari A,Brandolini V.Detection and quantitation of sulfonylurea herbicides in soil at the ppb level by capillary electrophoresisJ.Journal of chromatog-raphy A,1995,700(1-2):201-207.20黄小青,杨耿.巯基-环糊精增敏荧光法测定苄嘧磺隆含量研究J.安徽农业科学,2012,40(4):2067-2069.【基金项目】2021年度江西省中医药科技计划一般项目“崖柏精油中安神助眠成分的实验研究”（项目编号：2021A347）；2022年度江西省卫生健康委科技计划“江西地产苍耳中活性成分苍耳亭的提取工艺研究”（项目编号：SKJP220211792）【作者简介】易永（1969-），女，高级工程师，研究方向：资源环境方面的分析测试和方法开发。【通讯作者】陈冠宜（1989-），男，硕士研究生，讲师，研究方向：天然产物的药效物质基础及活性研究。E-mail：202302分析与检测56Modern Chemical Research当代化工研究202302分析与检测56Modern Chemical Research当代化工研究引言我国十二五期间新建核电厂安全要求提出：新建核电厂在正常运行情况下，百万千瓦级电功率核电厂每堆年产生的放射性固体废物体积不宜超过50m3。核设施放射性废物最小化导则附录A中也给出了“废物最小化目标”即单台机组待处置废物包体积不超过每年50m3。为保证放射性固体废物得到妥善处理，尽量减少核电厂每年产生的固体废物量，实现放射性废物的活度和体积都保持在实际可行的最小量，满足HAF103的要求，华龙一号批量化示范工程的固体废物处理系统在结合华龙一号参考电站经验反馈的基础上对放射性固体废物物处理工艺进行了多项改进。1.放射性废物管理核电厂在运行和维修过程中都将产生放射性废物，固体废物处理系统（华龙一号批量化示范工程编码为ZST系统）主要处理废离子交换树脂、废活性炭、蒸发浓缩液、废过滤器芯、杂项固体废物这几种类型的废物。ZST系统的主要任务是对各种固体废物进行处理并装入钢桶中，包括：收集机组产生的放射性“固体”废物；将废物处理和整备后封装在桶中；送往固体废物暂存库暂存，并进行可能的放射性衰变。系统主要由位于核辅助厂房（NX）的废树脂和废过滤器芯接收和转运部分、位于核废物厂房（QX）的废树脂、废活性炭和废过滤器芯接收和转运部分及浓缩液接收和处理部分、位于废物处理中心（QS）的废树脂和废活性炭、废过滤器芯和干废物处理部分三部分组成。目前华龙一号批量化示范工程1号机组尚处于建筑安装阶段，暂未涉及放射性固体废物产生，机组运行后将严格遵守法律法规，以公司放射性固废管理程序为“抓手”，落实放射性固体废物“收集、整备、处理”一系列操作，华龙一号批量化示范工程固体废物系统功能和主要任务与参考电厂一致，需处理的废物类型基本一致，因机组功率提升，系统配置略有不同，需处理的废物量稍有变化。为实现“废物最小化”目标，首先从设计角度对废物量进行核算。2.华龙一号机组需处理的废物量废物量的核算区分废液、废树脂、废活性炭、废过滤器滤芯、杂项固体干废物等不同类型放射性废物。(1)废树脂和废活性炭体积根据华龙一号批量化示范工程设计和设备配置，机组的废树脂主要来源于TTB系统（蒸汽发生器排污系统）、RFT系统（反应堆换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统）、RCV系统（化学和容积控制系统）、ZLT系统（废液处理系统）、ZBR系统（硼回收系统）；废活性炭主要来源于ZLT系统。针对废树脂和废活性炭，其在蒸发器排污系统中平均年产量较多，为9m3/a，其次是硼回收系统，其平均年产量为4.8m3/a。(2)废过滤器芯体积废过滤器滤芯主要来源于TTB、RFT、RCV、ZBR、ZLT等系统，表面剂量率2mSv/h的废过滤器芯用带有屏蔽运输容器的专用运输车送到QX厂房进行水泥固定，表面剂量率2mSv/h的废过滤器芯送到QS厂房处理。通风过滤器一般仅受轻微放射性污染，送到固体废物暂存库进行贮存衰变，若经衰变达到IAEA RS-G-1.7排除、豁免和解控概念的适用规定的清洁解控水平后，经审管部门批准，可作为非放废物处理；放射性水平异常的可以在QS厂房压实处理。对于外表面剂量率2mSv/h的废滤芯，蒸发器排污系统与废液处理系统内产生量较多；对于外表面2mSv/h的废滤芯，化容系统与废液处理系统内产生量较多。(3)固体废物系统输入废物的总容积设计值根据以上核算结果，结合设计换料周期18个月，华龙一号批量化示范工程每年每台机组待处理废物的体积设计值和每年废物包产生量的预期值如表1所示。表1 每年待处理废物体积预期值来源设计值预期值单位浓缩液83m3废树脂20注14m3废活性炭1.50.5m3废过滤器芯85注233个处理前的杂项干废物140注3104m3注：1.其中9m3是TTB废树脂；2.其中41个是表面剂量率2mSv/h，其余44个表面剂量率2mSv/h；3.其中119m3为可压实废物，5.25m3为不可压实废物，15.75m3为直接超级压实废物3.华龙一号批量化示范工程工艺改进(1)工艺改进背景和原因华龙一号参考电厂固体废物处理系统采用水泥固化工艺，并考虑采用可降解技术处理部分干废物。水泥固化工艺安全可靠，设备制造也较为成熟，缺点是废物包产生量较高，存在废物增容的情况，水泥固化工艺处理放射性废树脂增容比3.21，浓缩液增容比202302分析与检测57Modern Chemical Research当代化工研究202302分析与检测57Modern Chemical Research当代化工研究2.251。为持续降低废物包的年产生量，需要通过工艺改进来满足废物最小化目标。(2)参考电厂废物包预期产生量华龙一号参考电厂的水泥固化装置根据废物特性，针对不同废物处理方法如下：浓缩液、废树脂和活性炭分别和水泥及添加剂固化在400L钢桶内；外表面剂量率2mSv/h的废过滤器芯用水、水泥和添加剂制成湿混料固定在400L钢桶内；外表面剂量率2mSv/h杂项干废物在厂房进行水泥固定；考虑采用可降解防护用品，设置