核工程讲座《核电站放射性废物管理》课件

1、核电站放射性废物管理,崔安熙 中国辐射防护研究院 三废治理研究所,中国现有的核电站,中国核电发展：适当积极,目前，我国已经投入运行的有10台机组，总装机容量为800万千瓦；正在建设的有5台机组，总装机容量为420万千瓦。 到2020年核电投产装机容量达到4000万千瓦，约占电力总装机容量的4%，新增核电装机容量约3000万千瓦，核发电量达到总发电量的6% 2005年国务院先后批准启动了四个核电工程建设项目：2650MWe秦山核电二期扩建工程和21000MWe级岭澳核电扩建工程，以及采取国际招标引进第三代核电技术的三门和海洋核电项目,核电站的堆型,目前，在以发电为目的的核能动力领域，世界上应用比较普遍或具有良好发展前景的，主要有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、重水堆（PHWR）、高温气冷堆（HTGR）和快中子堆（LMFBR）等五种堆型。,压水堆核电站（PWR）：我国未来核电站 的主要技术路线,核电厂和火电厂运行排放物,核电站的废物,放射性废物 会影响环境、公众信心 安全管理至关重要,放射性废物定义,含有放射性核素或被放射性核素污染的，其放射性核素浓度或放射性活度水平大于国家规定的清洁

2、解控水平，且不进一步利用的任何物质 。,核电站的废物管理,核电站放射性废物管理包括一切与放射性废物的产生、收集、处理、贮存、运输和处置的操作、运行、行政管理以及和它们相关的全部活动。,三种形态的废物,固体废物 液体废物 气体废物 重点各不相同,法律要求,2003年10月1日实施的放射性污染防治法第三十九条核设施营运单位尽量减少放射性废物的产生量 环境保护法（1989年12月26日通过）第三十三条：生产、储存、运输、销售、使用有毒化学品和含放射性物质的物品，必须遵守国家有关规定，防止污染环境。,放射性废物管理规定（GB 14500-2000）：放射性废物产生单位应使人类及其环境不论现在或将来都能免受任何不可接受的危害。为此，废物管理必须满足辐射防护要求和环境保护要求，并以此作为判断放射性废物管理设施。 电离辐射防护与辐射源安全基本标准（GB 18871-2002）规定：应使放射性废物的活度与体积达到并保持最小，应有利于废物管理的优化。,法规标准要求,放射性废物管理原则,放射性废物管理方针,减少产生 分类收集 减容固化 严格包装 安全运输,就地暂存 集中处置 控制排放 加强监测,管理程序,

3、电站的废物管理政策 与管理部门的关系 各种指标 废物管理大纲 资源保证 各部门职责 废物管理的技术性文件 指导技术工作,核电站放射性的来源,裂变产物 燃料中的扩散 少量破损 活化产物 冷却剂及添加剂及杂质 结构材料及杂质 少量的核素,废物产生,正常运行排放 正常运行维护活动 异常运行 不包括 乏燃料-后处理,废气分级,我国放射性废物分类法（GB9133-1995）： 放射性气载废物的分级 第级（低放废气）：浓度小于或等于4107Bq/m3 第级（中放废气）：浓度大于4107Bq/m3,典型PWR的废气系统,废气处理系统（TEG） 厂房通风系统（反应堆厂房通风系统EBA、ETY、EVF、EVR，核辅助厂房通风系统DVN、DVW，燃料厂房通风系统DVK、DVS，等） 二回路凝汽器抽气系统（CVI）,功能：气载放射性流出物有关废气系统控制、收集、处理、输送、暂存和排放,废气处理系统,废气处理系统功能是收集和处理气载放射性惰性气体、卤素和气溶胶，使气载放射性的年排放量以及限制区与非限制区人员照射剂量控制在合理尽可能低的水平。 废气处理系统为两台机组共用，布置于核辅助厂房内。 按照废气的氢、氧含

4、量，分成两类。,含氢废气,含氢废气主要来自一回路系统（RCP）稳压器卸压箱、化学和容积控制系统（RCV）容积控制箱、核岛排气和疏水系统（RPE）、反应堆冷却剂疏水箱、硼回收系统（TEP）净化段脱气塔、反应堆冷却剂脱气。 含氢废气由裂变气体（如Xe 、Kr等）、氢气和氮气组成。 含氢废气经废气处理系统贮存衰变、监测审批、再经过滤和除碘，由核辅助厂房通风系统（DVN）按允许流速，与空气稀释后排放,含氧废气,含氧废气主要来自反应堆冷却剂在反应堆厂房和核辅助厂房内的泄漏以及一回路系统设备的呼排气体,反应堆冷却剂由蒸汽发生器一次侧向二次侧泄漏，二回路凝汽器的抽气。含氧废气经过滤器过滤和除碘后，经核辅助厂房通风系统（DVN），空气稀释后排放。,废气处理系统由含氢废气和含氧废气两独立子系统组成,含氢废气子系统,氢废气RPE系统母管收集，缓冲罐001BA，膜式压缩机001/002CO，6个衰变箱（002/003/004/005/006/007BA） 。压缩气体由热交换器001RF和002RF进行冷却。 膜式压缩机由设备冷却水系统（RRI）冷却。6个衰变箱与排气管网相连。排气管网由两系列组成，能使一个衰

5、变箱在5至84小时以内以预置的恒定流量排气。,含氧废气子系统,RPE系统通过母管与两个排风机001ZV和002ZV进气管吸入端相连 两台串联的电加热器 碘吸附器和风机上游的母管上设置有 风机的排气管线与共用母管相连，通向核辅助厂房DVN系统。,厂房通风系统,反应堆厂房：安全壳连续通风系统（EVR）；安全壳换气通风系统（EBA）；安全壳空气净化系统（EVF）；安全壳内大气监测系统（ETY） 核辅助厂房：安全壳环廊房间通风系统（DVW）；核辅助厂房通风系统（DVN） 核燃料厂房：核燃料厂房通风系统（DVK）；安全注入和安全喷淋泵电机房通风系统（DVS）,厂房通风系统,核电站厂房通风系统作为废气系统的一个组成部分 ，作用,控制空气流从污染较少的区域流向较大的区域，并使厂房可能被污染区域的全部空气经过滤后，通过烟囱监督排放。 保持整个厂房或厂房内某些区域压力略低于大气压或保持负压，使电站各种运行方式由厂房泄漏的放射性最小或使放射性尽量限制在某个区域内。 通过通风系统中安装的过滤器和碘吸附器对空气的过滤，使工作人员能进入厂房工作，尽量减少气载放射性向环境的排放,厂房通风系统采用的过滤器和吸附器有

6、,进气预过滤器：除去大气飘尘。 排气预过滤器：过滤高效颗粒过滤器（HEPA）上游的排气，捕集气流中的粗颗粒。排气预过滤器效率至少为85% 高效过滤器：捕集气流中细颗粒，过滤效率至少为95% 高效颗粒过滤器（HEPA）（绝对过滤器）：以捕集气流中极细的颗粒 放射性碘过滤器（碘吸附器）：吸附气载放射性碘。,二回路凝汽抽气系统（CVI）,在机组启动前建立凝汽器真空，机组正常运行时凝汽器真空度保持在要求的水平；把抽出的气体输送至核辅助厂房通风系统或在启动时将抽出气体直接排大气。 当蒸汽发生器管子发生破损时，会发生一回路冷却剂从蒸汽发生器一次侧向二次侧泄漏，会引起凝汽器抽气系统抽出的气体带有放射性,废气的处理（实际运行）,含氢废气在废气处理系统的TEG衰变箱中贮存衰变45天以上； 含氧废气经厂房通风系统中的高效颗粒过滤器和碘吸附器过滤以后才排放,确保各厂房通风系统安全可靠运行,高效颗粒过滤器大于1000 碘吸附器去污因子试验（对甲基碘）大于1000 定期进行有效性现场验证试验 中辐院承担,废气系统最终产物,废过滤器 废除碘器,放射性液体废物的分级,第级（低放废液）：浓度小于或等于4106Bq/L

7、 第级（中放废液）：浓度大于4106Bq/L，小于或等于41010Bq/L 第级（高放废液）：浓度大于41010Bq/L,典型PWR废液系统,用于收集，贮存，处理核电站的放射性废液，使得经处理后的放射性废液水平低于管理控制值，经监测合格后排放,硼回收系统（TEP） 废液处理系统（TEU） 岛废液排放系统（TER） 常规岛废液贮存与排放系统（SEL） 蒸汽发生器排污系统（APG）,硼回收系统（TEP）,接收和贮存两个堆来的一回路冷却剂，通过净化床和除气塔净化处理，除去其中的放射性气体, 将脱气后的冷却剂进行蒸发处理，使冷却剂中的硼酸得到分离。将合格的反应堆补水和70007700 ppm的浓硼酸送往反应堆补水系统 （REA）。该系统也能对硼浓度较低的化学和溶剂控制系统（RCV）的下泄流进行直接除硼处理。,TEP系统,净化段 过滤器和串联的除盐床 硼水分离段 贮槽、蒸发器、 蒸馏液监测槽和浓缩液监测槽 除硼段 除盐床,废液处理系统（TEU）,用于贮存、检测和处理从两个反应堆冷却剂系统及核辅助系统来的放射性废水。这些废水通过核岛疏水排气系统（RPE）、核岛废液排放系统 （TER）、常规岛废液贮

8、存与排放系统 （SEL）、污水回收系统 （SRE） 和硼回收系统 （TEP）中间贮存槽和浓缩液检测槽，分类收集和贮存,液体废物来源,工艺废水：一回路设备，阀门管道的泄漏水和排水 化学废水：各系统离子交换树脂再生水，设备去污水， 化学实验室排水 地面排水：控制区地面排水 服务废水：洗衣房，淋浴室排水。,放射性废液处理系统组成,前贮存单元 化学中和单元 蒸发净化单元 除盐净化单元 过滤净化单元,前贮存单元,工艺排水槽、化学排水槽和地面排水槽 及其与之配合的泵组成 接收、贮存各类废水并取样检测 根据废水的比活度和化学特性，确定废水的处理净化方式 在正常运行工况下，地面排水的比活度3.7106 Bq/ m3时，经过滤后，直接排放到核岛废液排放系统 （TER）。 工艺排水和化学排水则需经过离子交换或蒸发处理合格后方能排放,化学中和单元,由酸、碱贮槽、计量泵和通向各贮槽的管线组成。 废水在送去处理之前，必须取样，测定其放射性比活度、硼浓度和pH值。 对于过滤或离子交换处理的废液，通过加入酸、碱, 调节废水的pH7 对蒸发处理的废液，则通过添加氢氧化钠溶液，调节废水的钠/硼比值。,蒸发净化单元,蒸发

9、净化单元由供料泵、过滤器、预热器、旋风分离器、泡罩塔冷凝器和冷却器组成 废水经蒸发处理后，大部分放射性核素留在浓缩液中。含硼量达40000 ppm的蒸残液送往固化系统进行水泥固化。二次蒸汽冷凝液经取样检测合格后传输到TER系统监测排放,除盐净化单元,除盐净化单元由预过滤器、一台阳床除盐器、一台混床除盐器和一台树脂滞留过滤器组成 失效的除盐器不进行再生，废树脂作为固体放射性废物用除盐水冲排到固化系统,过滤净化单元,过滤净化单元由两台直接排放过滤器及其相应的泵组成 可经排放过滤器直接排放到核岛废液排放系统。 当过滤器进出口压差大时，更换失效的滤芯, 换下的滤芯作为固体废物, 送固化系统。,核岛废液排放系统（TER）,核岛废液排放系统为核电站产生的核岛废液提供贮存、监测能力和排放通道 收集下列系统的废液： 废液处理系统处理后的废液； 不经凝气器回收的蒸汽发生器排污系统（APG）的污水； 核岛排气和疏水系统（RPE）的疏水； 放射性污水回收系统（SRE）的疏水,核岛废液排放系统（TER）,核岛废液排放系统位于QA厂房，两台机组共用 系统有若干个大罐提供贮存能力 每个罐带有一台泵，用于取样和分析前通过喷射器搅拌罐内废液，废液向电站排水渠的排放，或将废液重新送回废液处理系统再处理。 符合流出物排放标准后排放,常规岛废液贮存与排放系统（SEL）,常规岛废液贮存与排放系统, 用于接收来自两台机组的常规岛废液收集系统（SEK）排放的废液，并对废液进行贮存、监测和控制排放。 当核岛废液排放系统的收集量超过贮存罐总容量时，可以输送到常规岛废液贮存与排放系统。,槽式排放,为满足“槽式排放”要求，加强电站流出物的排放管理，来自常规岛的废液全部送入核岛废液排放系统贮存罐中，并设置了排放前的就地取样监测和排放时的在线监测控制,蒸汽发生器排污系统（APG）,在电站正常运行期间， 收集和处理蒸汽发生器二次侧排污产生的二回路水，使其保持在电站允许限值内，并减少蒸汽发生器管板处的杂质积累。 蒸汽发生器二次侧水在不同流量下连续排污 冷却和减压 排污产生的废液经处理后送回凝气器或排往核岛废液排放系统,液体废物处理,处理方法：过滤、蒸发、离子交换、（絮凝沉淀）,离子交换除盐床,废液系统中除盐床采用的床

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