蔣磊，王昭，羅勁松

(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連，116000)

0 引言

國(guó)內(nèi)某核電廠一期工程采用中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPR1000核電技術(shù)，建設(shè)4臺(tái)百萬千瓦級(jí)機(jī)組。目前該核電廠一期工程1、2、3、4號(hào)機(jī)組已經(jīng)成功商運(yùn)，二期工程5、6號(hào)機(jī)組已開工建設(shè)。眾所周知，大修是核電廠廢物集中產(chǎn)生的時(shí)期，大修期間所產(chǎn)生的放射性固體廢物約占固體廢物總量的80%以上，大修期間的廢物管理無疑是核電廠放射性固體廢物管理的重中之重。自該核電廠1號(hào)機(jī)組裝料以來，放射性固體廢物管理工作正式啟動(dòng)。迄今為止，該核電廠歷經(jīng)17次大修，通過一系列的放射性固體廢物最小化實(shí)踐，該核電廠的放射性固體廢物產(chǎn)生量呈逐年下降趨勢(shì)。

1 放射性固體廢物的來源和分類

按照當(dāng)前壓水堆核電站放射性固體廢物的分類方式，核電廠在運(yùn)行和維修期間產(chǎn)生的放射性固體廢物分為工藝廢物、技術(shù)廢物和其它廢物三大類。

工藝廢物：產(chǎn)生于電廠的運(yùn)行過程，包括來自與TEU、TEP等系統(tǒng)的濃縮液；來自TEU、TEP、APG、RCV、PTR系統(tǒng)的廢樹脂；來自TEU、TEP、APG、RCV、PTR、REA、SRE等系統(tǒng)的放射性水濾芯；各個(gè)廠房通風(fēng)系統(tǒng)過濾器以及淤積物。

技術(shù)廢物：技術(shù)廢物源于維修活動(dòng)，包括塑料布、塑料袋、抹布、吸水紙、受污染的衣物、報(bào)廢的工器具及小型零部件等。

其它廢物：除工藝廢物和技術(shù)廢物之外的放射性固體廢物，如潤(rùn)滑油、廢溶劑、燃油、大零部件、高放廢物(控制棒，可燃毒物棒)等。

2 放射性固體廢物最小化實(shí)踐

2.1 設(shè)計(jì)考慮

該核電廠在設(shè)計(jì)時(shí)即考慮了放射性固體廢物最小化原則，如在廢物處理技術(shù)方面，采用了2000噸的超級(jí)壓縮機(jī)對(duì)技術(shù)廢物進(jìn)行超級(jí)壓縮處理。在包裝容器方面，選用400 L金屬桶，與混凝土容器相比，使用金屬桶能夠大大減少廢物的增容比，對(duì)廢物最小化有著重要意義。

在延長(zhǎng)燃料循環(huán)周期，提高燃料的卸料燃耗方面在設(shè)計(jì)之初進(jìn)行了廢物最小化方面的考慮，目前該核電廠1#機(jī)已經(jīng)過國(guó)家核安全局批準(zhǔn)已切換至18換料模式。將新燃料組件芯塊中235U的富集度從3.2%提高至4.45%，延長(zhǎng)燃料循環(huán)中功率運(yùn)行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)換料周期從12個(gè)月延伸至18個(gè)月。經(jīng)論證，18個(gè)月?lián)Q料的燃耗達(dá)45 000 MWd/tU，相比12個(gè)月?lián)Q料周期少產(chǎn)生5.3組乏燃料組件。

實(shí)現(xiàn)18個(gè)月?lián)Q料后，大修頻率將從12個(gè)月一次降低到18個(gè)月一次，而大修作為固體廢物產(chǎn)生量的主要來源，低頻率的大修勢(shì)必將會(huì)降低技術(shù)廢物的產(chǎn)生量。

2.2 源項(xiàng)控制

2.2.1濾芯升級(jí)

化學(xué)和容積控制系統(tǒng)(RCV)的凈化回路用于過濾水中的懸浮物、腐蝕產(chǎn)物和裂變產(chǎn)物等，從而控制一回路的放射性指標(biāo)，可降低放射性水平和廢物產(chǎn)生量。RCV001FI過濾器用于保護(hù)離子交換樹脂不受污染和堵塞，將RCV001FI從0.45 μm孔徑升級(jí)為0.1 μm，可有效降低進(jìn)入離子交換樹脂床的粒子，降低樹脂堵塞失效風(fēng)險(xiǎn)，從而減少樹脂更換的頻率。更換1次RCV001FI濾芯產(chǎn)生0.4 m3的固體廢物，RCV001FI下游3個(gè)樹脂床RCV001DE/RCV002DE/RCV003DE，更換一個(gè)樹脂床將產(chǎn)生0.4 m3×6的廢物貨包(折合為固化后的產(chǎn)生量)，因此從減少樹脂床更換方面可降低工藝廢物的產(chǎn)生量，另外通過凈化，可以降低一回路中的雜質(zhì)和熱點(diǎn)，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，降低一回路設(shè)備的故障率，進(jìn)而降低技術(shù)廢物產(chǎn)生量。

RCV軸封回路經(jīng)過RCV003FI/RCV004FI除去大于5 μm的雜質(zhì)進(jìn)入主泵1號(hào)軸封，將RCV003FI/RCV004FI過濾精度升級(jí)至1 μm，可以有效改善進(jìn)入主泵軸封的水質(zhì)，降低主泵故障率，從而減低因主泵檢修產(chǎn)生的大量技術(shù)廢物。

反應(yīng)堆水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)(PTR)的凈化功能可以對(duì)反應(yīng)堆水池、乏燃料水池中一回路水進(jìn)行凈化，將PTR001FI/PTR003FI/PTR004FI升級(jí)至0.45 μm，可以提高乏池和堆池的水質(zhì)，間接的提高一回路水的水質(zhì)，降低一回路放射性水平，雖然會(huì)因此增加濾芯的更換頻率，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)和影響來看，可以減少大修期間的檢修活動(dòng)，如水池去污、低低水位閥門檢修等檢修活動(dòng)，并因此大大降低劑量水平和廢物產(chǎn)生量。

2.2.2在線去污技術(shù)

核電廠設(shè)計(jì)的模塊式移動(dòng)去污裝置是一種在線去污設(shè)備，主要有過濾裝置(過濾器、支架及其他附件)和動(dòng)力裝置(氣動(dòng)泵及管道等)兩部分組成。去污裝置接入系統(tǒng)后進(jìn)行在線沖洗工作，主要針對(duì)容易沉積熱點(diǎn)及給環(huán)境劑量率帶來較大貢獻(xiàn)的管段。例如：水池去污的過程中，大量池底沉積的輻射源項(xiàng)集中經(jīng)排水管線流入RPE0011PS地坑后最終進(jìn)入TEU系統(tǒng)。此路徑中間沒有過濾裝置，對(duì)放射性物質(zhì)無法攔截。且彎管、死管段較多，熱點(diǎn)容易沉積，容易產(chǎn)生高放廢液和淤積物，從而增加廢物量。同時(shí)地坑及周圍環(huán)境劑量率升高，增加地坑去污的工作難度，產(chǎn)生大量難處理高放濕廢物、淤泥、高放廢液。接入去污裝置后，熱點(diǎn)的去除效率可達(dá)98%以上，從而實(shí)現(xiàn)廢物最小化。

另外，在RRA、RIS、PTR等系統(tǒng)的高劑量彎管段、閥門接入在線去污設(shè)備進(jìn)行過濾循環(huán)，可有效凈化水質(zhì)，去除水中熱點(diǎn)，從而降低環(huán)境劑量率和污染水平，間接的減少廢物產(chǎn)生量。

2.3 處理過程優(yōu)化

2.3.1廢物分類收集處理

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該核電廠產(chǎn)生的濃縮液、淤積物、樹脂、濾芯等工藝廢物直接通過NX廠房的TES固化系統(tǒng)進(jìn)行水泥固化、固定，形成貨包，運(yùn)入QT暫存。其中，廢樹脂根據(jù)劑量率的高低分類存放和裝桶固化：高劑量率樹脂排入TES002BA存放；低劑量率樹脂排入TES003BA存放；非放射性樹脂(來自APG系統(tǒng))排入TES004BA后裝桶暫存。<2 mSv/h的濾芯在QS烘干后超壓灌漿固定處理，相比直接在NX固定可降低固體廢物體積60%；≥2 mSv/h濾芯可選擇在屏蔽容器中暫存待衰變后集中處理，可減少濾芯固定次數(shù)，進(jìn)而通過減少清潔次數(shù)，減少清潔活動(dòng)產(chǎn)生的放射性廢物；通風(fēng)濾芯一般劑量率低，運(yùn)入QT暫存衰變，待清潔解控。

技術(shù)廢物產(chǎn)生后，使用紅色和藍(lán)色廢物收集袋進(jìn)行收集。其中，紅色廢物收集袋收集放射性干廢物；藍(lán)色廢物收集袋收集濕廢物；游離性水不允許放入藍(lán)色廢物收集袋中。安排巡檢人員每日對(duì)各個(gè)廢物收集點(diǎn)進(jìn)行巡檢，及時(shí)糾正耗材亂用現(xiàn)象。≥2 mSv/h的廢物直接存入收集高放廢物的金屬桶中。放射性廢物現(xiàn)場(chǎng)在N234統(tǒng)一裝車運(yùn)入QS進(jìn)行烘干、分揀、壓縮、灌漿固定。其中，報(bào)廢的連體服、T恤經(jīng)過裁剪可作為抹布二次利用，分揀的金屬去污合格后可按非放處理。

控制區(qū)產(chǎn)生的廢液按廢水(不含有機(jī)溶劑)、廢油和廢溶劑分類收集處理，廢水經(jīng)過濾布過濾掉固體廢物后，可倒入RPE011PS/RPE002PS/RPE003PS中進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行處理，可減少后續(xù)地坑清理產(chǎn)生的廢物。廢油和廢溶劑按照放射性和非放射性倒入收集桶內(nèi)，經(jīng)過測(cè)量合格后，非放可以轉(zhuǎn)運(yùn)出控制區(qū)按常規(guī)廢油廢溶劑處理，放射性廢油存入QR，放射性廢溶劑存入QV。

2.3.2可燃廢物外運(yùn)焚燒

為減少技術(shù)廢物產(chǎn)生量，放射性干廢物采取外運(yùn)焚燒方式處置，通過和國(guó)內(nèi)有資質(zhì)單位合作，將放射性干廢物打包，使用專用容器裝載，采用公路運(yùn)輸方式陸運(yùn)至焚燒單位，由焚燒單位進(jìn)行最終處置，進(jìn)而降低了固體廢物產(chǎn)生量。2018、2019年分別完成128 m3、280 m3可燃放射性廢物外運(yùn)處理處置工作。

2.3.3多濾芯支架

正常TES系統(tǒng)濾芯固定采用單芯固定，濾芯支架均設(shè)計(jì)裝載單個(gè)濾芯；4寸濾芯RCV003FI/RCV004FI采用手動(dòng)更換，更換后進(jìn)行單芯固定，固定的增容比很高。因此，對(duì)此類濾芯采用多濾芯固定，該核電廠設(shè)計(jì)的多濾芯支架可放入5個(gè)4寸濾芯進(jìn)行固定，廢物的增容比最高可降低80%，將固體廢物體積由5×0.4 m3減少為0.4 m3，切實(shí)降低廢物產(chǎn)生量。

2.3.4桶餅裝填率

電廠2016年開始對(duì)處理技術(shù)廢物的壓縮線進(jìn)行工藝改進(jìn)，對(duì)技術(shù)廢物裝填處理工藝進(jìn)行改進(jìn)提升。重新設(shè)計(jì)200 L金屬桶蓋及桶箍，在確保金屬桶桶餅的穩(wěn)定性后，將200 L金屬桶的廢物裝填量由90 kg增加到約130 kg；400 L桶固化量增加了120 kg，裝填量提升了約44.4%。預(yù)計(jì)每年可以降低廢物產(chǎn)生量約50 m3。

2.3.5限制性物品管理

限制性物品指放射性固體廢物處理工藝中難以處理或難以去污的物品以及控制區(qū)內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)的物料，如辦公家具、木質(zhì)包裝材料、透明塑料薄膜以及備品備件的包裝材料等，這些物品進(jìn)入控制區(qū)后，成為放射性固體廢物的可能性大大提高。因此控制和減少這類物品材料進(jìn)入輻射控制區(qū)的可能性，可從源頭上降低放射性固體廢物產(chǎn)生量。

核電廠制定了《限制性物品進(jìn)入輻射控制區(qū)管理》程序，規(guī)定限制性物品進(jìn)入控制區(qū)前須進(jìn)行申報(bào)和審批，進(jìn)入后將嚴(yán)格執(zhí)行防污染措施等一系列要求，以降低其成為放射性物品的機(jī)率。

2.3.6大修固體廢物產(chǎn)生量控制

大修廢物是放射性固體廢物的主要來源之一，每次大修均通過大修固體廢物控制指標(biāo)控制大修廢物產(chǎn)生量。該核電廠大修期間對(duì)固體廢物產(chǎn)生量的主要控制措施有：

?針對(duì)大修全體工作負(fù)責(zé)人組織開展輻射控制區(qū)廢物收集和處理專項(xiàng)培訓(xùn)，提高輻射控制區(qū)工作人員廢物最小化意識(shí)；

?規(guī)范控制區(qū)內(nèi)耗材的發(fā)放，嚴(yán)格執(zhí)行耗材領(lǐng)用登記制度，建立廢物收集跟蹤機(jī)制：對(duì)廢物收集袋、塑料布和塑料袋等耗材進(jìn)行編號(hào)和領(lǐng)用登記，確保耗材從使用到廢物收集處理，均可追溯到責(zé)任人；

?大修期間，組織開展控制區(qū)限制性物品檢查，清除無主物品，從廢物產(chǎn)生源頭控制其產(chǎn)生；

?規(guī)范非放物料存放點(diǎn)布置，在無防異物需求區(qū)域，禁止使用白塑料布鋪設(shè)場(chǎng)地；

?檢修輔助耗材使用標(biāo)準(zhǔn)化，跟蹤統(tǒng)計(jì)大修期間各個(gè)場(chǎng)地的耗材使用情況，制定各檢修場(chǎng)地耗材使用標(biāo)準(zhǔn)。

大修期間現(xiàn)場(chǎng)檢修使用的塑料袋及塑料布是檢修技術(shù)廢物的主要來源，每年產(chǎn)生的放射性廢物體積約60 m3，為減少放射性廢物產(chǎn)生量，該電站對(duì)塑料布及塑料袋提出減厚方案，在確保安全性能不受影響的情況下將現(xiàn)場(chǎng)所用的塑料布和塑料袋厚度從0.15 mm降低至0.10、0.075、0.05 mm 3級(jí)，塑料布寬度設(shè)計(jì)成兩種：2 000 mm或1 400 mm寬，在塑料布上增設(shè)長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)，根據(jù)具體使用需要按需裁剪、領(lǐng)用。

大修期間在同一區(qū)域，不同作業(yè)的污染場(chǎng)地盡量合并搭設(shè)，可減少污染場(chǎng)地重復(fù)搭拆情況；建立污染場(chǎng)地分級(jí)機(jī)制，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)高低將污染場(chǎng)地分為1～3級(jí)，并據(jù)此分別選擇0.1、0.075、0.05 mm厚塑料布；通過以上措施預(yù)計(jì)每年降低整備廢物產(chǎn)生量約20 m3。

該核電廠商運(yùn)以來已歷經(jīng)17次大修，歷次大修的固體廢物產(chǎn)生量見表1所列。

由表1可見，該核電廠單次機(jī)組大修放射性固體廢物產(chǎn)生量與大修類型密切相關(guān)(十年大修>長(zhǎng)大修>短大修)，總體上看呈逐年下降趨勢(shì)，說明該核電廠在大修廢物產(chǎn)生量控制方面的措施有效且日趨成熟；大修廢物中，技術(shù)廢物所占比例穩(wěn)定于約90%。

表1 國(guó)內(nèi)某核電廠大修固體廢物產(chǎn)生量

3 放射性固體廢物產(chǎn)生量分析

該核電廠1#機(jī)組2012年11月開始裝料，2013年6月投入商運(yùn)。截止到2019年底，共計(jì)4臺(tái)機(jī)組商運(yùn)，總計(jì)進(jìn)行大修17輪次。

表2列出了2013—2019年該核電固體廢物產(chǎn)生量及構(gòu)成。

由表2可見，2014、2015年放射性固體廢物產(chǎn)生量中大修廢物占比較大，2016、2017年逐漸降低至約55%，其原因是：①商運(yùn)機(jī)組運(yùn)行初期大修檢修工作量大(商運(yùn)后系統(tǒng)缺陷集中在大修期間處理)，經(jīng)歷4次大修后，各系統(tǒng)積累缺陷清除，僅執(zhí)行定檢工作，工作量降低；②運(yùn)行初期核電廠放射性廢物管理措施不完善(檢修人員在降低放射性廢物產(chǎn)生量方面的行為不規(guī)范、意識(shí)薄弱，未提出針對(duì)性管控措施)，隨著放射性固體廢物管理方面的措施日趨成熟和完善，近年來電廠固體廢物最小化實(shí)踐措施深入推廣，大修廢物產(chǎn)生量逐步降低。

由表2還可以看出，濃縮液、廢樹脂、淤積物、水過濾器組成的工藝廢物在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，產(chǎn)生量占比基本穩(wěn)定在20%，而技術(shù)廢物的產(chǎn)生量與檢修次數(shù)呈正相關(guān)，由于2015、2017年檢修活動(dòng)較多，技術(shù)廢物產(chǎn)生量略有上升，但是所占的比例從90%降低并逐年穩(wěn)定在80%左右。說明控制技術(shù)廢物產(chǎn)生量的廢物最小化實(shí)踐是有效的。

表2 2013—2019年某核電固體廢物產(chǎn)生量及構(gòu)成

由表2還可以看出，大修期間技術(shù)廢物產(chǎn)生量占比較高。因此，控制大修廢物產(chǎn)生量的重點(diǎn)在于控制技術(shù)廢物的產(chǎn)生，本文第2.3.4節(jié)中的控制方法也正是針對(duì)技術(shù)廢物。

4 總結(jié)

該核電廠在放射性固體廢物最小化實(shí)踐方面的工作是卓有成效的。大修廢物產(chǎn)生量控制接近國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，隨著機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及其它放射性固體廢物最小化工藝的應(yīng)用，該核電廠放射性固體廢物產(chǎn)生量可控制在30 m3/機(jī)組以內(nèi)。