一、引言
徐大堡核电站位于辽宁省葫芦岛市兴城市境内,二期3、4号机组采用VVER技术于2021年7月开工建设,一期1、2号机组采用CAP1000技术于2023年11月开工建设,预留三期5、6号机组建设场地。
二、T4UKT的系统组成
T4UKT的设计理念主要基于废物最小化原则,即通过先进的处理技术,将放射性废物量降至最低。其设计涵盖了工艺、电气、暖通、给排水、仪控、机械、辐射防护等多个专业领域,以确保废物处理的效率和效果。
T4UKT处理蒸残液、废树脂、废过滤器芯(已考虑一期CAP1000和三期暂定华龙堆型)和杂项干废物,处理后形成的固体废物包在废物暂存库内暂存;特种洗衣房用于洗涤控制区工作人员穿用过的工作服和工作鞋,并在检测合格后复用。厂房内的废液取样合格后监测排放,不合格废液可送往3、4号机组核岛处理;设备排气经处理后监测排放。
T4UKT的主要工艺系统组成包括:废树脂处理系统(KPM)、蒸残液处理系统(KPN)、固体废物转运和水泥固定系统(KPD)、干废物处理系统(KPG)、混凝土HIC封装系统(KPR)、固体废物暂存库(KPE50)、特种洗衣房(SRP)、放射性废液收集和排放系统(KTD)。
三、T4UKT的技术特点
1.废物减容处理技术
T4UKT采用了多种废物减容处理技术,包括化学分离、物理压缩等。其中,化学分离是将放射性核素从废物中分离出来,转化为稳定的状态,以降低废物的毒性;物理压缩是将废物进行压缩,以减少其体积。
2.工艺流程优化
为了提高废物处理的效率,T4UKT对工艺流程进行了优化。首先,对废物进行分类收集和预处理,以降低后续处理的难度;其次,采用连续处理的方式,将多个处理环节串联起来,实现废物的连续减容;最后,对处理后的废物进行无害化处理,如固化、包装等,以确保其安全处置。
3.ALARA原则
为减少操作人员所受辐照,T4UKT设置集中控制室,可进行遥控操作,并可借助闭路电视、仪表和报警系统监视其运行情况。T4UKT厂房正常运行方式为一班制(白班)+值班的运行方式,按正常运行配置白班人员,其余时间留有必要的值班人员。机组大修等特殊时期,根据实际需求安排系统运行。
四、T4UKT的系统运行
1.蒸残液处理系统(KPN)运行
在UKA厂房通过KPH系统将核岛产生的蒸残液装载到蒸残液运输槽车并运输到T4UKT。槽车卸载完蒸残液以后,管道用除盐水进行冲洗,冲洗水流入运输槽车,槽车内的冲洗水可以泵送到蒸残液接收槽中,然后断开快速接头,蒸残液卸载完成。
蒸残液贮存在T4UKT的蒸残液接收槽中,蒸残液接收槽设有循环管线和喷射器以混匀蒸残液,蒸残液通过软管计量泵送到各桶内干燥器,当桶内干燥器内的200L钢桶到达指定液位后,连锁关闭软管泵。钢桶侧面和底部的加热装置开始加热,再分批次加入蒸残液,当200L钢桶内的固态物满足装填率要求后进行封盖,再送往混凝土HIC封装系统进行封装。
2.废树脂处理系统(KPM)运行
废树脂卸载过程同蒸残液处理系统。废树脂贮存在T4UKT的废树脂接收槽中,废树脂接收槽设有搅拌装置以防止废树脂板结,废树脂接收槽设有底部滤网,通过测量废树脂贮槽内的水位和树脂位确定树脂和水的比例。通过废树脂输送泵将废树脂接收槽中的废树脂泵送到废树脂锥形干燥器。锥形干燥器一边搅拌一边通过油加热单元加热,烘干后,废树脂装入200L钢桶,满足装填率要求后进行封盖,再送往混凝土HIC封装系统进行封装。
3.干废物处理系统(KPG)运行
干废物在控制区收集后,用厢式货车运往T4UKT,卸载到废物暂存间。用叉车或推车将干废物转运到分拣箱,进行分拣、必要的剪切和初级压实;其中含水的潮湿废物先送到干燥器进行干燥后再分拣。可压实废物在200L桶内初级压实,经初压后的200L桶通过辊道送到超级压实机压实成桶饼,桶饼经优选装入200L钢桶送往水泥固定装置灌浆固定。不可压实废物直接装入200L钢桶,送往水泥固定装置灌浆固定。
4.固体废物运送和水泥固定系统(KPD)运行
固体废物运送和水泥固定系统用于转运空的或装有废物的钢桶,并对装有过滤器滤芯或桶饼的200L钢桶进行灌浆固定。空钢桶或装有废物的钢桶由辊道或轨道小车送到相应房间的工位上。水泥浆制备设备用水泥、添加剂和水制成水泥浆,水泥浆可以靠重力直接加注到灌浆固定工位上的200L钢桶中,水泥固定后的200L钢桶经养护后送往废物暂存库暂存。
5.混凝土HIC封装系统运行(KPR)
厂房吊车将空的混凝土HIC吊运到封装设备工位,再将装有干燥废树脂、蒸残液的钢桶用吊车放入混凝土HIC中,再盖上HIC容器盖。钢桶与HIC容器壁之间的空间及HIC桶体与盖板之间的环形缝隙用水泥浆填充、固定,形成具有一定强度的稳定废物包。混凝土HIC废物包经养护后,送往废物暂存库暂存。
6.放射性固体废物贮存系统(KPE50)
放射性固体废物贮存系统用于暂存厂址机组产生的废物包,容量按6台机组2年产生的废物包(设计值)设计。其中,徐大堡二期单台机组废物包年产生量的设计值是61.8m3,预期只是47.9m3。
7.特种洗衣房运行(SRP)
控制区产生的脏衣物按外衣、内衣、鞋子、袜子、棉帽等进行分类收集,由脏衣物运输车转运至T4UKT的洗衣房。转运到T4UKT特种洗衣房的脏衣物可在脏衣物暂存间临时存放,或直接经衣物分拣检测仪分拣检测合格后送去洗涤。对经衣物分拣检测仪分拣出来不能满足洗涤要求的衣物,直接作为放射性废物处理。洗涤烘干后的衣物逐件经衣物分拣检测仪检测。若洗涤后的衣物超标则重新进行二次洗涤。经再次洗涤后的衣物仍然超过规定值时,就将这些衣物作为放射性废物处理。
8.放射性废液收集排放系统(KTD)运行
放射性废水收集和排放系统(KTP)有四个子系统,分别为洗涤废水收集子系统(KTP10)、特下水收集子系统(KTP20)和地面水收集子系统(KTP30)和地漏水收集子系统(KTP40)。
KTP10子系统主要用于接收来T4UKT厂房内产生的洗涤废水。取样分析合格则在线监测排放,不合格则经KTP20管线送至废液处理系统(KPF)处理。排放管线上设置流量计和辐射监测仪,用于监测废水的放射性水平。废水放射性浓度超过排放限值时,联锁关闭排放管线上的电动隔离阀,以实现对流出物受控排放。
KTP20子系统主要用于接收来自KPM、KPN、KPG系统的冷凝液以及特下水槽间地坑收集的废水。取样分析合格输送给KTP10的排放管线监测排放,否则送往废液处理系统(KPF)进行处理。
KTP30子系统主要用于接收T4UKT正常运行期间产生的地面排水以及卫生出入口排水。取样分析合格输送给KTP10的排放管线监测排放,否则经KTP20管线送往废液处理系统(KPF)进行处理。
KTP40子系统收集T4UKT正常运行期间产生的地漏水,通过地漏和管道输送至KTP10子系统和KTP20子系统。
五、结语
由于核电厂厂址的选择要遵守非常严格的条件限制,适合建设核电站的厂址有限,T4UKT作为徐大堡核电站的重要设施,为核电站的运行和放射性废物的处理提供了强有力的支持。展望未来,随着核能技术的不断发展和环保要求的提高,放射性废物的处理将面临更多的挑战和机遇。我们期待看到更加高效、环保和安全的放射性废物处理技术出现,以满足全球对清洁能源的需求。
参考文献
[1]XDP-Y-PD74-29-11010000-PR-0001-E,辽宁徐大堡核电厂3、4号机组初步安全分析报告第11章 放射性废物管理
[2]XDP-T-B21D-31-4UKT00000000-TR-01-H,徐大堡核电厂3、4号机组厂址废物处理设施工艺设计说明
作者介绍:
陈昊,男,2010年毕业于华北电力大学热能与动力工程专业,中核辽宁核电有限公司调试管理处/生产准备处工程师,高级操纵员