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核电厂工艺废水延长除盐时间降低放射性排放量研究分析

​刘景伟 陈路标 王祥

福建福清核电有限公司,福建福清,350318

摘要: 核电厂在严格遵守国家相关规定、监管要求(环评承诺)的前提下,提高自身运行监控标准,持续努力优化放射性流出物排放管理,改善环境,保护公众。从降低液态放射性流出物排放量角度出发,对废液处理系统(TEU)工艺废水延长除盐时间降低放射性的可行性进行了研究分析,并结合机组实际验证实践,为优化工艺废水处理运行方式降低放射性流出物排放量提供了经验借鉴。
关键词: 放射性流出物;核电厂;工艺废水;除盐
DOI:10.12721/ccn.2021.157023
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1 工艺废水延长除盐时间的背景

1.1 放射性流出物最小化的法律法规

根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国放射性污染防治法》技术要求,2011年国内核电行业十分重要的一项技术标准《核动力厂环境辐射防护规定》(GB6249-2011)进行了修订发布,标准中明确了多堆厂址实施统一的放射性流出物排放量申请值,并要求营运单位应针对核动力厂厂址的环境特征及放射性废物处理工艺技术水平,遵循可合理达到的尽量低的原则,向审管部门定期申请或复核(首次装料前提前申请,以后每隔5年复核一次)放射性流出物排放量。申请的放射性流出物排放量不得高于放射性排放量设计目标值,并经审管部门批准后实施。

1.2 放射性流出物最小化的监管要求

原环境保护部环审【2014】128号《关于核电厂一、二号机组环境影响报告书(运行阶段)的批复》和原环境保护部环审【2016】42号《关于某电厂3、4号机组环境影响报告书(运行阶段)的批复》中均要求:“核电站严格控制放射性流出物的排放,并进一步综合考虑本工程的三废系统和处理工艺、运行管理措施和人员操作能力,同时结合国内同类型机组的运行经验和申请值,进一步开展放射性流出物年排放量申请值的优化工作”。

综上,核电站放射性流出物排放量最小化工作势在必行。本文将结合核电站运行实践经验,从系统处理工艺方面考虑,研究出延长TEU系统工艺废水除盐时间对放射性流出物排放量的减少具有一定贡献,也具备可执行性。

2 机组实践验证

根据以上分析结合M310核电机组系统运行特点,在机组上对延长工艺废水除盐时间的效果进行实践验证。为了使试验数据具有代表性及说服性,以专项形式开展,制定工作原则、技术方案做好过程检测及记录,最后进行数据对比分析,根据获取的结果修订长期运行控制标准,达到放射性流出物排放量优化的目的。

2.1 成立工作专项

整个工作开展需要运行人员的操作,因此需要编写专门的运行指令、操作文件及规定化学取样方式来保证实践的正确性。为了得到准确数据,机组验证时间至少开展3个月。整个工作时间跨度长,涉及多部门执行,为了工作的高效有序开展,成立专项工作小组,各部门明确职责、相互配合。整个工作以分步实施的方式进行开展。

具体如下:

① 理论分析延长除盐时间在我厂应用的可行性;

② 在1台机组实施验证(明确实施原则及具体要求);

③ 过程检测(化学人员定期对储罐进行取样并详细记录相关数据);

④ 数据归纳;

⑤ 理论分析与实际数据总结比较、设定长期控制标准;

2.2 制定实施方案及具体实施行动项

在机组功率运行期间实施实践验证,验证周期初步定为3个月,验证期间应严格遵守化学技术规范要求。

具体工作如下:  

① 根据技术规范要求工艺废水正常只对钙、钠、总γ比活度、pH进行取样分析,为了更好分析延长除盐时间对各放射性元素含量减少的作用,需要重新制定新的取样参数范围,增加其他放射性核素含量检测;

② 为了尽可能的开展循环除盐,但是同时保证机组的安全裕度,明确工艺废水罐打循环排放要求:当工艺废水罐中接收罐达到高液位时,应立即执行切罐打循环取样操作,记录取样结果,在钙和钠离子含量合格的情况下,无论放射性是否合格均进行持续打循环除盐操作,当放射性降至排放目标值后,若新接收罐裕量充足或液位未达到2.4m且无大量排水需求时,则继续执行打循环除盐操作(期间化学配合每两天取样1次,并记录在标准表格中),直至新接收罐裕量不足有大量接水需求或液位达到2.4m时,对原接收罐进行取样(并记录取样结果)可不等取样结果后直接进行排放TER操作。循环往复执行;  

③ 修改运行操作文件,明确打循环原则及取样时间间隔,以避免出现错计、漏计情况;  

④ 由化学人员执行定期取样工作:定期对持续除盐的工艺废水罐进行取样分析,取样除常规的总放、PH、钙、钠离子外,增加核素检测,每次取样完成并记录标准数据;  

⑤ 定期对取样数据进行统计分析;

3 理论分析与实际数据的结合分析

机组实践开展3个月,对某电厂8号机组工艺废水2020年3月2日至2020年6月10日排放量、总γ比活度等数据进行了统计分析,其中部分工艺废水罐液位变化及除盐时间见图1,取样数据见下表1。

根据3个月内TEU工艺废水废水量、总γ比活度变化进行梳理,可以得出结论:3个月内TEU001BA共接收废水6罐,8TEU002BA共接收废水5罐,平均每8.5天接收一罐废水。换算为年度排放量约为1111m³,符合试验前2台机组年度排放量约2000m³的数据;实践验证期间可以实现持续循环、除盐操作,且平均每罐工艺废水持续除盐时间可达6.3天左右;且平均每罐达到排放标准时总γ活度为0.56 MBq/m³;延长除盐时间后平均每罐工艺废水总γ比活度可降至0.2MBq/t左右;且通过取样数据可以明显发现随着除盐时间的增加工艺废水中58Co、124Sb、134Cs、137Cs、51Cr、133Xe等核素的含量有明显下降。延长除盐时间的3个月内使工艺废水放射性流出物排放量减少约102.78 MBq,减少工艺废水放射性流出物排放量约64%,效果显著,且与上文历史数据分析及理论计算结论基本相符。

表1 工艺废水处理取样数据

Table 1 Process wastewater treatment sampling data5.png

6.png图1 工艺废水某1月内系统处理数据

Fig.1 System treatment data of process wastewater within 1 month

结束语

核电厂在遵守相关法律、法规、监管要求的前提下,积极研究探索并开展放射性流出物排放量优化工作。对机组2018/2019年度实际运行数据进行总结对比分析,得出了延长除盐时间处理工艺废水满足时间要求也满足放射性流出物降低要求,同时根据机组上进行的实践验证数据比较,得出如下结论:

(1)工艺废水排放基数大,降低工艺废水放射性物质排放量具有较大意义;

(2)工艺废水可以实现延长时间持续除盐操作,且平均每罐工艺废水持续除盐时间可达6~7天左右;

(3)延长除盐时间可有效降低放射性流出物的排放量;

综上,延长工艺废水除盐时间降低放射性流出物排放量具备可行性,且具有较好的效果收益,对同行电厂降低工艺废水的流出物核素排放量有一定的借鉴意义,电厂可以根据实际运行需求及相应技术规范综合考虑,延长工艺废水除盐时间降低放射性流出物排放量。