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核废物处置-2解读_图文

核废物处置 课时:40学时 2010.10 第二章 放射性废物管理 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 概述 放射性废气的净化 放射形废液的净化、浓缩 放射性固体废物的压缩、焚烧 放射性废物的固化 放射性废物的包装 放射性废物的暂存 放射性废物的运输 放射性废物的处置 核设施退役 第一节 概述 自放射性废物产生后对其进行的处理、处置、 安全评价和有关目标、政策的制订等活动,称作 放射性废物管理。其中放射性废物处理包括废物 的控制产生、分类收集、净化、浓缩、压缩、焚 烧(减容)、固化、包装和暂存等环节(图2.1)。旨 在尽量减小废物数量和体积,将其加工成适合于 最终处置的适当形式。 图2.1 放射性废物处理、处置概图 放射性废物管理的基本目标,是实现安全、经济的 处置,防止放射性核素及其他有害物质以不可接受的量 进入生态环境,将废物对人类及其环境的危害降低到允 许水平以下,以达到有效地保护人类及其环境的目的。 放射性废物管理的—般原则是: (1)一切产生核废物的实践或设施,均应设立相应的 废物收集系统,并控制核废物的产生量。 (2)处置活动必须按国家有关规定进行。 (3)经适当处理后的低放废液和废气向环境常规性排 放,必须事先经环境保护部门批准。 (4)每一个实践或设施都应确定向环境排放的限值, 确定这些限值时应进行最优化分析,并留出余地。 (5)除低放废液和废气可有条件地(其放射性浓度应低 于限值)、有控制地向环境排放外,其余核废物必须转 化为不同类型的固化体。经最优化分析,在保证安全地 与生物圈隔离条件下以固体废物形式处置,并长期管理 和监测。 第二节 放射性废气的净化、浓缩 放射性废气的净化处理是指将废气有控制地排入 大气之前,从中分离或除去放射性组分、化学污染物 的过程。净化处理的优劣用放射性核素的去除率表征, 其表示气、液相中被除去的放射性核素量占原总量的 百分比,该值越接近100%,表示净化效果越好。 按来源不同,可将放射性废气分为工艺废气和 排风废气两类。工艺废气是由核设施工艺装置(例如 反应堆机械真空泵、稳压器、冷却剂、流水箱、减压 箱、容积控制箱、蒸气发生器、脱气塔、空气喷射器、 主冷凝器、暂存箱等)中排出的放射性废气。核燃料 制造厂产生的高浓度粉尘废气,以及后处理厂产生的 乏燃料元件溶解废气等。排风废气主要指核设施中由 工作场地通风排出的放射性废气。 放射性废气中的主要成分为惰性气体(Kr 、Xe 的同位素)、活化气体(13N,16N,17N,19O,18F, 37Ar,41Ar)、放射性碘(单质、有机和无机碘)、固 体微粒和氚。废气中的有害组分主要为气态裂变 产物和放射性气溶胶。绝大多数放射性气态裂变 产物的半衰期小于1d;半衰期大于1d的放射性核 素主要有3H,85Sr,85Kr,139I,133Xe等。放射性 气溶胶是含有放射性核素的固体、液体微小颗粒 在空气或其他气体中形成的一种分散系。 ⑴加压贮存衰变 净化放射性废气的贮存 衰变法,是将废气(主要是工艺废气)压缩注入 衰变箱中贮存60~100 d,使废气中的短寿命 核素基本衰变完,然后将净化气体排入大气中。 ⑵吸附 吸附法是广泛应用于放射性废气净 化的工艺技术,例如在核电厂采用活性炭吸附、 净化131I,在后处理厂采用渗银分子筛、渗银 天然丝光沸石吸附、净化129I等。吸附剂的比 表面越大。其对131I、 133Xe 、85Kr等核素的 吸附量越大。 ⑶高效过滤 放射性废气的高放过滤净化是 用玻璃纤维、合成纤维等材料作过滤介质,滤 除废气中99.97%以上直径大于0.3μm的气 溶胶微粒,同时完全吸附碘蒸气,从而净化废 气。该法主要用于净化排风废气。此外,净化 废气还有低温蒸馏法等。 目前,我国环境保护部门(1988)推荐采用贮 存衰变法、活性炭吸附法去除废气中的惰性气 体,采用浸渍活性炭或金属沸石吸附法除去碘, 采用预过滤法和高效过滤法去除放射性微粒。 第三节 放射性废液的净化、浓缩 浓缩、净化处理放射性废液一般采用蒸发、离 子交换、凝聚沉淀、过滤、反渗透等技术,将废 液浓缩减容,对浓缩残液进而固化、处置等,净 化废水则被排入天然水体或复用。废液浓缩处理 效果用浓缩系数表征,其指浓缩前后废液体积之 比(>1为浓缩、<1为稀释)。 ⑴蒸发 蒸发浓缩是将待处理废液送入蒸发器加热管中,同时 将工作蒸气通入加热管外侧空间,通过对管壁加热将管 中废液加热沸腾,使水蒸发、冷却、凝结后排放或再处 理后排放,蒸发残液经固化后处置。该法优点是浓缩效 果较好,处理效率较高,去污效果较好。特别适合于处 理含盐中等至高(200~300g/L),成分较复杂,且其浓 度范园变化较大的废液;该法缺点是处理费用较高、不 适于处理含有结垢,具起沫性、腐蚀件、爆炸性的废液。 用于蒸发处理废液的蒸发器种类繁多,有釜式蒸发器、 自然循环蒸发器(横管式,竖管式)、强制循环蒸发器、蒸 汽压缩蒸发器、多效蒸发等,其中以自然循环蒸发器的 应用最广泛。 ⑵化学沉淀 化学沉淀是将适当化学絮凝剂加进待处理废液 中,经搅拌后发生水解、絮凝,使废液中的放射 性核素发生共结晶、共沉淀,或被凝絮、胶体吸 附后进入沉淀泥浆中,以此达到分离、去污、浓 缩废液的目的。 化学沉淀法操作简中,费用低廉。减容效果较 好(浓缩系数为80—800,但去污效果较差(去污 系数约10一200),宜处理去污要求不高的大体积 低放废液;对中放废液,该法一般作为须处理手 段与其他处理方法结合使用。 (3) 离子交换 离子交换法是以离子交换剂上的可交换离子与液 相中离子间发生交换的分离方法,即采用离了交换 剂从待处理废液中有选择地去除(呈离子状态的)放 射性核素,从而净化废液的一种处理方法。 离子交换剂可分为有机和无机两大类,在有机离 子交换剂中应用最广泛的是离子交换树脂,其次为 磺酸型离子交换树脂。天然无机离子交换剂