佟超
山东核电有限公司 山东烟台 265116
摘要：核电厂在运行过程中产生的大量放射性废树脂是难以处理的，目前我国大多数正在使用的核电厂对废树脂一般采取的是暂存或水泥固化等处理方式，可能会存在核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积过小、废树脂转运管道比较容易堵塞、废树脂接口太过复杂和粉末状树脂添加剂管道比较容易堵塞等问题，在核电厂废树脂处理的过程中，应注意增大核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积、及时对运行管道进行冲洗和反冲洗、进一步简化废树脂处理运转接口和更改粉末状树脂添加剂装置的型号或增加添加口，进而提高核电厂废树脂处理的有效性和可行性。
关键词：核电厂；废树脂处理；问题；建议
核电厂随着运作过程会产生出大量放射性废树脂，产生的这种废树脂因为其具有137Cs 和60Co等放射性物质，进而会比普通常规的树脂更加难以处理。目前我国正在使用的核电厂中主要是使用暂存和水泥固化等方式对放射性废树脂进行处理［1］，但是由于树脂具有粉化的特点，且使用上述办法在处理过程中会辐解出含氮和硫等腐蚀性物质以及燃爆性气体，此外，被水泥固化的树脂还可能出现溶胀现象进而破坏固化体的稳定［2］。因此，为达到放射性废树脂的有效减容，在对放射性废树脂的处理方面又开发出了热态超压、装HIC 脱水、高温焚烧、等离子熔融、蒸汽重整、湿法氧化及微生物转化等方法［3 － 5］，但上述的种种方法大多数还处于实验室阶段，实用性和适用性并不强。其实，无论使用何种方法对核电厂运作过程中产生的放射性废树脂进行处理，都应该先理清废树脂处理系统调试、预运行和一段时间的实际运行过程中存在的问题，进而对核电长放射性废树脂处理过程中存在的问题进行分析讨论，并提出具有针对性的改进建议。
1.目前运行的核电厂废树脂处理存在的问题及建议
1.1问题及建议一：核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积过小，应增大核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积
以某一个正在运行的核电厂放射性废树脂处理为例，根据设计，核岛共CVS、SFS和WLS三种型号，废树脂预期产生量约为12.8m3/换料周期，最大产生量约为23.3立方米，如CVS、SFS 和WLS三种类型核岛的树脂床全部实现一次性更换（不包括备用床），废树脂产生量约为8.9立方米/换料周期。一般情况下核电厂产生的放射性废树脂是采用水力进行输送的，一般情况下在废树脂箱中放射性废树脂和水以1:1的比例混合储存，因此可知两个有效容积为7立方米的废树脂箱最多只能储存7立方米的废树脂。因此，如果能够把单个废树脂箱的有效容积提高到9立方米，那么两个废树脂箱可以接收CVS、SFS和WLS三种型号核岛的树脂床的一次性更换下来的全部废树脂。根据上述原则可知有效容积为1立方米的屏蔽转运容器，每次最多只能装载0.5立方米的废树脂，如此则至少需要转运7 次才能够将CVS、SFS和WLS三种型号核岛的一个废树脂箱的树脂全部清空。如果将屏蔽转运容器的有效容积从1立方米提高到2立方米（考虑有效容积增加后屏蔽转运容器整体的重量和存放空间），则可将废树脂转运次数减少一半，即3.5次运行。综上，增大CVS、SFS和WLS三种型号核岛废树脂箱和屏蔽转运容器的有效容积，对核电厂电站来说，运行负担和废树脂转运、处理压力都会减少很多。
1.2问题及建议二：核岛废树脂运转管道容易堵塞，应及时对运行管道进行冲洗和反冲洗
目前大多数设计的核岛废树脂转运方式是非连续的批次装载转运。
转运路径大致是废树脂箱至固定管道一至废树脂输送泵至固定管道二至快速接头至专用软管至屏蔽转运容器。因为废树脂装载时是先装载后脱水然后再装载再脱水而非边装载边脱水，直到屏蔽转运容器高物位触发，在此过程中每次停止装载的时候就会有大量废树脂沉积到固定管道一的部分位置（尤其是当其中含有沸石（WLS深床过滤器介质）时），因此固定管道一的部分在放射性废树脂处理转运期间很容易发生堵塞，这样一来最终导致的结果是发生堵塞后每次只能通过反复反冲洗解决上述所描述的管道堵塞问题，这将导致核电厂废树脂处理效果差、效率低的问题。为了解决核岛废树脂运转管道容易堵塞的问题，应该考虑将废树脂装载方式变更为边装载边脱水，这样通过在每次装载完成后对转运路径上的管道进行冲洗和反冲洗的方式，就可以大幅降低装载过程中管道发生堵塞的频率，提高装载效率，进而提高核电厂放射性废树脂处理的实用性和有效性。
1.3问题及建议三：废树脂处理运转接口复杂，应该进一步简化
目前使用较多的废树脂转运接口是整装装料接头形式，这种类型的接口每次对接只需将屏蔽转运容器停到指定位置，后续在程序上的对接均在主控室远程操作完成。当在装料接头各功能模块运行正常情况下，这种型号的接口在操作方面十分的方便，应得到推广使用。但问题是如果装料接头其中一个或几个功能模块发生故障，一般都需要将整个装料接头逐一拆卸，以便找到问题根源，这样做无疑是耗时费力的。根据以往核电厂放射性废树脂处理的运行经验，废树脂处理的装料接头故障的发生频率十分频繁。如果将这种整装装料接头形式变更为与核岛一样的快速接口，则是解决上述问题的有效方法。根据以往的经验可知如果将整装装料接头变更为与核岛一样的快速接口，对接人员完成对接工作则是十分省时省力的。
1.4问题及建议四：粉末状树脂添加剂的添加管道容易堵塞，应更改添加剂装置的型号或增加添加口
目前相当一部分粉末状树脂添加方式是首先在开袋装置处通过手动的形式进行添加，然后通过气动的方式运送至添加剂箱，且这种先手动后气动的添加流程是批次完成的。根据已有经验可知树脂粉容易受潮发生板结且添加剂混合装置的作用十分有限，因此开袋装置到添加剂箱的部分管道是较为容易发生堵塞的位置之一。因此未防止添加剂管道容易堵塞的情况发生，更改添加剂混合装置的选型和增加加药口是有效选择。
2小结
本文集中论述了目前核电厂放射性废树脂处理运行过程中存在的一些问题，第一个问题是核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积过小，第二个问题是核岛废树脂运转管道容易堵塞，第三个问题是废树脂处理运转接口复杂，第四个问题是粉末状树脂添加剂的添加管道容易堵塞。针对上述存在的问题，本文给出了相应的解决建议，第一，应增大核岛废树脂箱和屏蔽转运容器有效容积，第二，应及时对运行管道进行冲洗和反冲洗，第三，应该进一步简化废树脂处理运转接口，第四，应更改粉末状树脂添加剂装置的型号或增加添加口。
参考文献：
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[3] 罗上庚． 放射性废离子交换树脂的处理技术［J］． 辐射防护，1992,(5) : 398 － 404．
[4] 程昌明，童洪辉，兰伟，等． 模拟放射性废树脂热等离子体处理系统设计及试验分析［J］． 高电压技术，2013，39( 7) : 1584 － 1589．
[5] Jantzen C． M． Mineralization of radioactive wastes by Fluidized Bed Steam Ｒeforming ( FBSＲ) : Comparisons to vitreous waste forms，and pertinent durability testing［Ｒ］． USA: SＲNL，2008．