4 贯彻ALARA 原则,减少放射性源项
放射性是核电厂废物的特点,废物流中放射性活度和放射性废物量的控制应遵循合理、可行、尽量低的(ALARA)原则,在满足辐射防护和环境保护的条件下,核电厂三废处理系统的运行和管理成本应尽可能低。
首先应严格执行已生效的管理程序、运行规程和临时运行指令,保证系统运行安全、稳定;其次要合理管理废物流,尽可能减少废物量。秦山第二核电厂初步采取以下措施来减少放射性固体废物的产生量。
工艺废水收集一回路设备的疏排水,含硼量较高,且放射性大于排放标准(3.7 MBq/m3),这样的废水经树脂床循环处理后可通过监测槽排放到TER贮槽,若将其蒸发,势必产生大量浓缩液,造成固体废物处理和处置成本的增加。
树脂床的反洗也是减少废物量的重要措施之一。实践证明,除盐床的失效首先表现为床层压降超过了运行限值,如果立即更换,将产生大量废树脂,从而增加了打包废物。因此必须采用有效的反洗方法来降低床层压降,使除盐床继续投入使用,直到床层穿透失效或床层反洗无效时更换新树脂。
过滤器装桶方式的修改也可以降低最终固体废物的体积。按照设计规范,一个水泥桶只固化一个水过滤器芯子,结果产生较多的水泥固化废物。秦山第二核电厂已通过多次试验和装桶改造,现已实现了一桶多芯的打包方法,从而实现了废物减容的目的。
通风过滤器也是核电厂的一大类固体放射性废物,可以采用过滤介质和框架分离的方法,过滤介质是可压缩废物,可根据其表面剂量率将具有放射性的废物压缩装桶,其它则作为工业废物处理。
固体废物的分拣和预处理也是减少废物量的有效途径之一。控制区产生的许多固体废物不一定都是放射性废物,大多数只是放射性污染废物,可通过去污来降低其表面污染,从而减少废物量。预处理也是近年来各国广泛采用的减容技术,有超级浓缩、超级压缩、高浓度吸附和多功能焚烧技术。随着我国核电事业的不断发展,固体废物的数量和体积将越来越大,这些技术将会得到广泛应用。
5 低、中放固体废物的处理和处置展望
5.1 低、中放固体废物的处理
随着新的放射性废物处理技术的不断进展,传统的废物处理工艺已不能达到有效减容的目的。如前所述,水泥固化技术使浓缩液和废树脂的体积增大了至少15倍,可压缩且可燃废物的低压压缩不能使废物得到进一步减容。因此许多新型工艺如废树脂热解、浓缩液再处理、多用途焚烧炉和超级压缩等工艺已在低、中放固体废物处理领域得到广泛应用。
热解工艺通过严格控制耗氧量来分解碳氢有机废物,该工艺用来处理碳氢含量较高的中放废物,如废离子交换树脂、TBP-煤油溶剂等。热解过程的最终产物具有很好的化学稳定性,可经过常规压缩和强力压缩等转型工艺后暂存。
压水堆核电厂所产生的蒸发浓缩液含有较多的硼酸,根据环境保护与经济性要求,这部分硼酸应尽可能回收再利用。过滤-吸附法是比较理想的处理工艺之一,它用来分离蒸发浓缩液中的放射性核素,使处理后的废液能够直接排放。德国已开发了硼酸回收工艺,其回收的硼酸纯度在99%以上,比放大约为100 Bq/kg。
焚烧是理想的处理可燃废物的工艺过程,不论是固体废物还是液体废物,只要是可燃的,就可用该工艺处理,以实现体积减容的目的。焚烧过程的优点是具有较大的减容比。该工艺通过化学的方法去除了废物中的非放部分,从而大大降低了废物的体积;焚烧炉的另一优点是多用性,除了能处理可燃干放射性废物外,还能处理有机液体废物和湿基固体废物,在一定程度上也能处理含水的液体废物,因而大大减少了贮置费用。秦山第二核电厂投运以来已产生大量可燃废物,每年达60 m3(压缩在200 l金属桶内),这些废物可通过焚烧进一步减容。
超级压缩也指高压或超高压压缩,现已得到广泛应用。超级压缩中可使用金属桶或箱型桶,所形成的废物块可再打包装入整个废物包中,并且密封以便长期贮存或处置。一般压缩强度为1000~5000 t,产生的废物块密度可达1700 kg/m3(中、低压压缩为500~1000 kg/m3)。强力压缩可以处理广泛的废物,包括不可燃金属废物。大多数废物(除大量的塑料和橡胶)经强力压缩后,其回弹要比低压压缩小,因为高压压缩中压缩的是装有废物的金属桶,它本身是一个抗反弹的容器。
5.2 低、中放固体废物的处置
秦山第二核电厂的中低放固体废物贮存在QT厂房,设计贮存能力为贮存核电厂运行五年所产生的各类废物桶,共计7 000 m3。根据固体废物的设计年产量,到2010年,低、中放固体废物将达到10 000 m3;按照实际运行情况,到2010年,两台机组所产生的低、中放固体废物将达到5 000 m3。随着秦山第二核电厂3、4号机组的建成投运,固体废物量将增加一倍,到2010年,废物暂存库最多还能贮存两年的固体废物。因此,低、中放固体废物的最终处置问题应尽快列入秦山核电基地的未来发展计划中,同时必须考虑核电厂投运以来积累的大量可燃废物和废树脂的焚烧或预处理。
据有关资料,尽管在过去的几年里,国家有关部门对秦山核电基地放射性废物的最终处置方向进行过多次协商,对华东处置场的选址已进行过多次论证,但直到目前,仍然没有达成一致意见。秦山地区中、低放固体废物的最终处置已迫在眉睫。选择华东处置场还是西北处置场来处置秦山地区的废物是目前争论的焦点。选择华东处置场具有运输方便、运输成本低等优势,而且在处置场的选址、建造和营运方面,国内已积累了相当的经验,国外已有成熟的经验,所以华东地区建造中、低放废物处置场是可行而且安全的。