核废料处理工艺流程实习

核废料处理工艺流程实习

一、实习时间

2013年6月14日下午

二、实习地点

四川省绵阳市九院核废料处理实验中心

三、实习单位及单位概况

绵阳九院，全称中国工程物理研究院（CAEP）又叫科学城，中物院，或839 。国家高度保密单位，创建于1958年，是国家计划单列的我国唯一的核武器研制生产单位，是以发展国防尖端科学技术为主的集理论、实验、设计、生产为一体的综合性研究院。

四、背景现状：

目前，世界上约有12万吨高级核废料，而且每年正以7200吨的速度增长。美国是世界上最大的核废料国家，有5万吨左右；欧洲和亚洲分别有3.5万吨左右。

中国过去的核军事工业，造原子弹氢弹产生了一些高放废物, 这些废物现在是液体, 将来要变成固体, 要最终处置。现在中国在大力发展核电站，也要产生乏燃料，乏燃料要经过后处理。处理的整个流程是乏燃料从反应堆里拿出来以后，要经过后处理，把铀和钚回取出来。剩下的是高放废液，这种液体要变成玻璃固化体，最终埋到地底下去。

据了解，在核工业产生的废物中99%属于中低放废物，处理起来相对容易。而剩下的1%含有多种对人体危害极大的高浓度放射性核素，其中一种被称为钚的核素，只需摄入10毫克就能让人致死。其毒性尚不能用普通的物理、化学或生物方法使其降解或消除，只能靠自身的放射性衰变慢慢减轻其危害。高放废物要达到无害化需要数千年、上万年甚至更长的时间。在现阶段深地质处置是高放废物处置最现实的一种方法：即在地下建造一个处置库。为了保障核素不会向外迁移，必须设置层层屏障。首先将高放废液进行玻璃固化，再将玻璃固化体装入金属罐。在处置库中这些废物罐周围充填有回填材料。同时还要找到一块巨大的天然岩石做处置库的外壳。因为稳定完整的岩体才是确保核素不向外迁移的最强有力的保证。

中国是从1986开始研究探索核废物地质处置的。2003年中国

公布了《放射性污染防治法》，规定高放废物要集中处置，2006年

科技部，国防科工委、和环保部共同制定了《高放废物地质处置研

究开发规划指南》；制定了一个三阶段的策略。从现在到2020年选择处置库的场址，建成地下实验室；从2020年到2040年依托地下

实验室，开展现场实验；2040年开始建造处置库，到2050年建成

处置库。届时可以接收核废物，开始正式运行。

五、实习目的与要求

（一）、实习目的

1、通过参观核废料处理实验中心，进一步了解中低放射性废

物处理的工艺流程，加深对核废料处理在资源稀缺性方面，对于乏

燃料循环利用的重要性的理解。

2、通过实习，开拓我们的视野，培养学习兴趣，增强专业知识，巩固和理解专业课程。

3、通过不断的实践来磨练自己，使得学到的专业知识可以融

会贯通，懂得学以致用。

（二）、实习要求

1、校内实习期间，严格遵守学校规章制度，服从专业老师的

安排，做好笔记，注重理论与实践相结合，善于发现问题。

2、校外实习期间遵守公司各项规章制度，有严格的时间观念，不迟到不早退，虚心向有经验的同事请教，积极主动完成单位分配

的任务，与单位同事和谐相处。

3、每天都认真总结当天的实习工作所遇到的问题和收获体会，及时撰写实习日记。

六、实习内容

（一）、准备工作

在实习之前，我翻阅了有关核废物处理的背景和工艺流程，通

过查阅资料，了解到放射性废物包括高、中、低放射性核废料。同时，了解了核废物的处理的相关设备，并贯穿核废物处理的基本知识，做好理论知识的储备，形成了一个基本完整的理论知识体系。

在6月14日下午由带队老师带领我们参观实习认知，并简单的介绍了实习地点的情况和实习过程中要提到的工艺流程。

（二）、学习核燃料处理系统流程

在核燃料处理实验中心，老师以中低放固、液核废料处理工艺流程图为例，向我们具体讲解了实际处理过程，包括液体废物处理系统流程和固体废物处理系统流程，具体讲解了实际处理过程的具体操作步骤，着重指出流程中所涉及的关键环节和一些困难。又因为放射性废液的比活度，含盐量差别很大，所以对中、低放废液的净化处理相应的方法很不一样。其中，核工业放射性工艺阶段废液一般需要多级净化处理，中、低放废液常用的处理方法有凝沉淀和过滤、蒸发、离子交换和膜技术（如电渗析、反渗析、超滤膜）。将活度高的核燃料放射性废水经行蒸发，然后留下活度高的液体，称为蒸残夜。高放废液比或度高，一般只经过蒸发浓缩后储存在双壁不锈钢储槽中。典型放射性废水处理工艺流程图:

（1）絮凝沉淀和过滤，放射性核素及其他污染通常以悬浮固体颗粒、胶体或者溶解离子状态存在于废水中，不能用简单的静止沉

淀或过滤法除去。沉淀法中的絮凝沉淀工艺较多用于处理组分复杂

的中、低放废水，其方法简便，成本低廉。在去除放射性物质的同时，还去除悬浮物、胶体、常量盐，有机物和微生物等，一般与其

他方法联用时作为预处理方法。其缺点是放射性去除效率较低，一

般为50%~70%。产生的污泥量较多，需要进一步处理。

（2）经过絮凝沉淀后，进入两个水池，一备一用。废水中的残

留的放射性物质多为溶解离子状态，需用离子交换法进一步净化，

是借助离子交换剂中的可交换离子和溶液中的离子进行交换，选择

性的去除溶液以离子状态存在的放射性核素，使废液得以纯化。离

子交换法处理废水常用的动态操作系统是以树脂作为滤层的滤柱式

操作，其形式有阴阳离子交换柱串联或混合柱。

典型离子交换处理污水流程图：

（3）离子交换完进入政法环节。废水在蒸发器内加以热沸腾，

形成水蒸气后冷凝成水。废水中所含非挥发性放射性核素及其他化

学杂质，大部分残余在蒸发浓缩中。蒸发器在整体看来是间歇操作，在一个运行周期内是连续操作的，蒸发处理几乎可以去除非水中的

全部非挥发性污染物质，蒸发后应进一步固化。

（4）核退役多采用水泥固化，固化残分为几个工位，工位上有

几个标准钢桶（200L）。首先将第一工位上的桶运送到取盖工位上，用吸盘将盖子吸附，将去了盖子的空桶运送到原位，加入一定的水泥，水泥废物配比大约为1：1，针对不同的源项有着不同水泥配方，然后送到搅拌工位，利用搅拌桨将其搅拌均匀，再将桶盖盖上，最