放射性水处理工艺

放射性水处理工艺

放射性水处理工艺

一、离子交换工艺

离子交换技术在PWR 一回路的补给水制备、冷却剂净化、废水

处理方面得到了广泛应用，在二回路系统中，还用来处理凝结水和蒸汽发生器的排污水。 最常用的有机合成离子交换树脂（又称骨架）是由苯乙烯与二

乙烯苯聚合而成的高分子化合物。在聚合体骨架上引进各种基团，即得到不同性能的离子交换树脂，其中强酸与强碱树脂已在核工业中得到广泛应用。

1、离子交换过程

若将含合有B ±离子的溶液在一定温度下以一定速度通过结构为

R-A ±型树脂床，则有下面离子交换过程：

±±±±+-⇐⇒+-A B R B A R

其中，R 为不溶性树脂本体；A ±为交换基团中能够发生交换作用的离子；B ±为溶液中的交换离子。

2、净化效率与去污因子

♦ 净化效率与去污因子用以衡量离子交换树脂床的功效。

♦ 净化效率η：流经树脂床后，溶液中核素被去除的份额：

100

100121⨯-=c c c η 式中，c 1、c 2分别为树脂床进出口溶液中的核素浓度，或进出口料液的比放射性。

♦ 去污因子DF ：树脂床进出口料液中特定核素的浓度或放射性

强度之比：

2

1c c DF = （虽然人们常用DF 表示离子交换系统的性能，但在核电厂中树

脂饱和常常不是决定树脂更换的主要因素，而决定因素往往是树脂床的辐射剂量过大或树脂层压降过高。）

3、放射性核素的离子交换过程

一般了解。

（废水处理系统中，设置离子交换系统的主要目的在于去除微

量的放射性核素。在带硼运行反应堆中，离子交换过程往往是在含有常量浓度的阳离子（如，Li +、NH 4+）和阴离子（如，硼酸离子）溶液中进行的。）

4、离子交换树脂的再生

一般了解。

（在树脂达到饱和（或失效）后，需进行再生，将已交换上去

的杂质离子洗脱，并代之以新的H +或OH -离子，使之重新获得离子交换能力。常用的再生方法是化学药剂法，又称酸、碱再生法。再生实际上是交换过程的逆过程，如阳离子交换树脂的再生反应为：

3333NO M H SO R HNO M SO R **+-→+-

另外，为防止PWR 一回路不锈钢材料的氯离子应力腐蚀，阴树脂宜用硝酸再生。）

5、废水处理

水质较纯净、放射性水平较低的废水可以直接用离子交换法处理；而放射性水平较高的废水则需先经蒸发、冷凝及冷却，而后再用离子交换处理。

二、蒸发工艺

蒸发是处理放射性废水的主要手段。

蒸发是通过加热方法使溶剂沸腾，从而使挥发性与非挥发性溶质分离的方法。经过蒸发，放射性废水大部分转化成干净的二次蒸汽冷凝液，可以排放或复用，浓缩液可以进行固化处理。

蒸发对于非挥发性核素的去除效率很高，但成本较高，多数情况下仅限于处理放射性较高的废水。

蒸发单元一般由预热器、蒸发器、雾沫去除器、冷凝器构成。

典型蒸发装置：U型管卧式蒸发器。

三、超细过滤工艺

有：足够的强度、耐腐蚀性和辐照稳定性、具有足够的过滤杂质负荷量、易于再生、运行阻力小、制造方便、价格低廉等。

典型过滤介质：烧结微孔过滤介质、磁过滤器。

四、膜分离工艺

反渗透与电渗析法都属于膜分离工艺（或称隔膜分离技术）。该技术发展于20世纪50年代。它们多用于常温水处理，设备紧凑简单、效率高、运行方便，在工业废水净化、海水淡化等领域已得到广泛应用。目前，还有一些燃料电池技术与此技术有一定关系。

现在，在放射性废水处理方面也已得到应用。美国已将反渗透工艺列入水冷堆废水处理的标准设计，而电渗析工艺也在一些核工业废水处理中得到应用。

用一种能令水透过而不让溶质通过的薄膜，将两种浓度不同的溶液隔开，稀溶液中的水会透过薄膜而进入浓溶液，这种现象称为渗透现象，两侧液面的静压差称为渗透压。如果在浓溶液臆测加上超过渗透压的压力，就会产生渗透的反过程，浓溶液的水透过半透膜进入稀溶液，此即反渗透。

间分别放入只让阳离子（近阴极处）与只让阴离子通过（近阳极处）的选择性离子透过膜，则水中的阴、阳离子分别在电场作用下向阳、阴电极迁移。将浓室与淡室的水分别引出即得到浓水与淡水。