第九章-核电站三废的收集与处理

第九章核电站三废的收集与处理
核电厂与一般工厂一样，会产生一些诸如粉尘、热量和化学产物之类的废物。

但在核电厂的生产过程中，由于存在裂变产物及活化腐蚀产物等，因而还会产生一些带有放射性的液体、气体和固体废物。

为保护环境免受污染、防止工作人员和电厂周围居民受到过量的放射性辐照，核电站在排出或再利用这些放射性废物之前，一定要采用必要的工艺对它们进行处理，经监测符合有关标准后再进行排放或回收再利用。

为此，大亚湾核电站设立了一整套排出物的处理和排放系统。

这些系统主要有：
——核岛排气和疏水系统（RPE）；
——硼回收系统（TEP）；
——废液处理系统（TEU）；
——废液排放系统（TER）；
——废气处理系统（TEG）；
——固体废物处理系统（TES）。

9.1核电站三废的来源及分类
1. 废液的分类
废液按其不同来源和化学性质，分为可复用废液和不可复用废液。

可复用的废液是指从一回路排出的未被空气污染的，含氢和裂变产物的反应堆冷却剂。

这部分排水由RPE系统收集并送往硼回收系统（TEP），经处理后供一回路重新使用。

不可复用的废液又分为工艺排水、地面排水和化学废液三类。

其中，工艺排水是指从一回路排出的、已暴露在空气中的、低化学含量的放射性废液；地面排水是指来自地面的、化学含量不定的低放射性废液；化学废液是指被化学物质污染的，并可能含有放射性的废液。

这三种废液都是由RPE系统收集、就地分类，分别送往废液处理系统（TEU）的工艺排水箱、地面排水箱和化学废水贮存箱，经处理后通过废液排放系统（TER）排放。

除了上述三种废液外，还有一种废液，叫做公用废液，是指淋浴、洗涤和热加工车间使用去污剂去污的废水。

这些废水通常会有较弱的放射性。

公用废液由联系核岛、机修车间和厂区实验室的放射性废水回收系统（SRE）收集的，经监测，或直接排放，或被送往TEU系统的地面排水箱，随地面排水进行处理和排放。

2. 废气的分类
按照废气的化学性质，将废气分为两类：一类是含氢废气，另一类是含氧废气。

含氢废气是指那些由稳压器卸压箱（RCP002BA）、化容系统的容控箱（RCV002BA）、核岛排气和疏水系统的冷却剂排水箱（RPE001BA）以及硼回收系统的前置贮存箱和除气器排
出的气体。

这些气体都含有氢气和裂变气体。

这些废气将被送往废气处理系统（TEG）的含氢废气分系统，经压缩贮存和放射性衰变后排往大气。

含氧废气是指那些来自反应堆厂房通风系统和通大气的各种水贮存箱的排气。

这种废气是被轻度污染的空气。

含氧废气将被送往TEG系统的含氧废气分系统，经过滤后直接排往大气。

3. 固体废物的分类
固体废物被分为四类，它们是：各种除盐器的废树脂、蒸发器的浓缩液、过滤器的失效滤芯和其它固体废物。

其它固体废物包括被污染的零部件和工具以及在现场使用过的纸张、抹布和塑料制品等。

所有固体废物都将在生物防护的条件下被送往固体废物处理系统（TES），经处理后贮存。

排出物的分类如图9.1所示。

图9.1 排出物的分类
9.2核岛排气和疏水系统（RPE）
9.2.1 系统功能
排气和疏水系统（RPE）一部分是每个机组专用，一部分是两个机组共用。

本系统分类收集在核岛产生的全部气体、液体废物（有或无放射性）并送往相应的处理系统；在失水事故后，收集在NX和KX的高放射性废液并泵回RX。

9.2.2 系统的收集管网
1. 可复用的一回路排水的收集管路
可复用的一回路排水在不同工况下的收集管路是不同的。

(1) 在稳态工况下，一回路的排水有：稳压器卸压箱的间断排水、主泵2号和3号轴封的引漏、压力容器一号密封的引漏、化容系统的过剩下泄和所有未被空气污染的一回路泄漏水。

这部分排水的温度如果低于60℃，将被直接收集到冷却剂排水箱RPE001BA中，高于60℃的排水则被排入稳压器卸压箱中，经冷却后再转送到RPE001BA中。

RPE001BA 的容积为5m3。

进入RPE001BA的排水用排水泵（RPE001、002PO）送往硼回收系统的前置贮存箱（TEP001、008BA）。

(2) 在瞬态工况下，一回路的排水是指：反应堆启动与停堆过程中的排水，硼浓度改变过程中的排水，或改变负荷时引起一回路平均温度变化的过程中的排水。

这部分排水总量较大，将通过化容系统三通阀RCV030VP直接排入硼回收系统的前置贮存箱。

可复用的一回路排水的收集管路如图9.2所示。

图9.2 可复用一回路排水的收集管路
2. 不可复用的一回路排水的收集管路
(1) 工艺排水的收集管路
工艺排水的收集管路分布于反应堆厂房、燃料厂房和核辅助厂房，管路分布如图9.3所示：
——反应堆厂房在标高＋2.70m以上设备的工艺排水靠重力自流到工艺排水汇流管；来自汇流管下方的工艺排水先被收集到工艺排水箱RPE003BA，再用输液泵RPE014PO将其送到工艺排水汇流管。

汇流管将反应堆厂房的工艺排水送入核辅助厂房工艺排水污水坑
RPE002PS。

——核辅助厂房的工艺废水由两个网路收集：标高＋5.00m网路汇集的工艺排水靠重力排入TEU系统的工艺排水贮存箱；标高＋0.00m网路主要收集RCV、REA、TEU和TEP设备的工艺排水，并将它们汇集到核辅助厂房的工艺污水坑（RPE002PS)中。

——燃料厂房的工艺排水经共用泄流管流入工艺排水汇流管，最终排入核辅助厂房的RPE002PS。

RPE002PS中收集到的工艺排水由输水泵送往TEU系统的工艺排水贮存箱。

图9.3 工艺排水收集管路
(2) 地面排水的收集管路
地面排水的收集管路也分布于反应堆厂房、核辅助厂房和燃料厂房，其管路分布如图9.4所示。

——反应堆厂房的地面废水和化学废水均被收集在安全壳内的通用污水坑（RPE011PS）内，再由输水泵RPE003或004PO排入核辅助厂房通用污水坑RPE001PS。

——燃料厂房的地面废水由RPE010PS和RPE014PS等两个污水坑收集，再由RPE009或010PO排入RPE001PS。

——核辅助厂房的地面排水被收集到RPE001和005PS中，这两个污水坑收集的地面排水由输水泵送往废液处理系统的地面排水贮存箱TEU003和004BA。

图9.4 地面排水收集管路分布示意图
(3) 化学废水的收集管路
化学废水包括燃料厂房内乏燃料屏蔽罐冲洗池的最后排水、连接厂房内的污染工具间和热实验室的废水、核辅助厂房内TEU系统酸碱贮存箱及其相关泵的疏水和排气以及其它核辅助系统设备的去污水。

所有这些废水均被收集在核辅助厂房内的化学废水污水坑（RPE003PS）中，再由RPE021或022PO送往TEU系统化学废水贮存箱TEU005和006BA。

(4) 公用废水的收集
公用废水由放射性废水回收系统（SRE）收集。

该系统为两机组共用，回收热洗衣房、热更衣室、热化学分析室和热工具间带放射性的或可能带放射性的废液。

这些废液经贮存和取样后，被送往TEU系统，或经处理后排放，或通过TER系统直接排放。

3. 废气的收集
(1) 含氢废气的收集
含氢废气的来源包括：稳压器卸压箱（RCP002BA）的废气，容积控制箱（RCV002BA）的排气和扫气，硼回收系统前置贮存箱（TEP001和008BA）的排气，TEP系统脱气装置中的排气冷凝器（TEP001CS）的排气。

上述所有含氢废气均被送往TEG含氢废气处理分系统的缓冲箱（TEG001BA）。

(2) 含氧废气的收集
含氧废气的主要来源包括：TEP系统的中间贮存箱（TEP002、003和004BA）、除气器（TEP001、002DZ）和蒸发器（TEP001、002EV），TEU系统的工艺排水贮存箱（TEU001和002BA）和蒸发器（TEU001EV），TES系统的浓缩液和废树脂贮存箱（TES001、002和003BA），
TEP、RCV系统的过滤器和除盐器，RCV系统的热交换器，REN系统的通风柜，一回路通风系统的排气等。

这些废气被送至含氧废气分系统风机TEG001和002ZV的吸口，并经DVN排到烟囱。

9.3硼回收系统（TEP）
9.3.1 系统的功能
TEP系统接受并处理可复用冷却剂，得到合格的除盐除氧水和浓度为4%的硼酸溶液，供给REA系统；在反应堆寿期末时，本系统还用于化容系统下泄流的除硼，以补偿堆芯寿期的燃耗；
9.3.2 系统流程
TEP系统流程方框图如图9.5所示。

硼回收系统由净化、硼水分离和除硼三部分组成。

净化部分包括前置暂存、过滤除盐和除气三个工段，设置两条完全相同的序列各用于一台机组，必要时又可互为备用。

硼水分离部分包括三台中间贮存箱、两套蒸发装置、两台蒸馏液监测箱和一台浓缩液监测箱，为两个机组共用。

另外，TEP系统还有一个独立的除硼段，包括用于1号机组化容系统下泄流除硼的TEP005DE，用于2号机组化容系统下泄流除硼的TEP007DE和用于蒸馏液除硼兼作TEP005DE和TEP007DE备用的TEP006DE。

图9.5 TEP系统流程方框图
下面按第一序列叙述工艺流程。

堆冷却剂排出液收集在有密封和氮气覆盖的前置暂存箱TEP001BA内。

开启TEP135VP，用泵TEP001PO可以搅拌箱内液体，以便取样和避免悬浮固体在箱底沉积。

开启TEP131VP，用泵TEP001PO可以对箱内液体过滤除盐，实现净化再循环。

正常运行时，TEP001BA达到20m3水位使1号除气装置自动起动，TEP001PO将箱内液体经过滤除盐后泵入除气装置除气。

氢气和放射性裂变气体等不凝结气体通过RPE 管道送往废气处理系统（TEG）含氢废气分系统处理。

TEP001BA水位降到10m3时，除气装置将自动停运。

已除气的堆冷却剂用TEP003PO送到中间贮存箱TEP002-004BA中的一台贮存。

中间贮存箱内的液体用TEP007PO进行再循环，搅拌均匀后取样分析，箱顶与TEG含氧废气分系统相连保持负压。

蒸发处理时用TEP005PO将中间贮存箱内的液体送往蒸发装置，产生的蒸馏液送往蒸馏液监测箱TEP005BA或006BA，装满一箱后，用
图9.6 T E P 系统第一序列工艺流
TEP013PO或012PO再循环，搅拌均匀箱内液体。

取样分析，将合格的蒸馏液泵入REA系统补给水箱贮存备用。

硼浓度超过5μg/g时，用除硼床TEP006DE处理，化验合格后再送往补给水箱。

浓缩液送往浓缩液监测箱TEP007BA，搅拌均匀并化验合格后用TEP014PO送往REA系统硼酸贮存箱贮存备用。

必要时，可以用蒸馏液来调节浓缩液的硼浓度。

TEP005DE和007DE除硼床分别于用1、2号机组化容系统下泄流的除硼，除硼后的堆冷却剂返回化容系统的容积控制箱内。

第一序列工艺流程图9.6所示。

9.4废液处理系统（TEU）
9.4.1 系统功能
TEU系统用于接收两台机组来自RPE系统、TEP系统、TES系统、TER系统和放射性废水回收系统（SRE）收集的热洗衣房废水等不可复用废液，对它们进行贮存、监测和处理。

废液经过滤、除盐或蒸发处理和监测后送往TER系统排放，蒸发产生的浓缩液送往TES 系统装桶固化。

9.4.2 废液处理原则
系统根据废液化学成分和放射性强度，在排放前进行如下处理：
(1) 对放射性水平低的废液进行过滤处理；
(2) 对化学含量低、放射性水平高的废液进行除盐处理；
(3) 对化学含量高、放射性水平高的废液进行蒸发处理。

废液处理原则可简化为下表：
9.4.3 系统流程
TEU系统流程如图9.7所示。

工艺疏水、地面疏水和化学疏水分别暂存在水箱TEU001BA和002BA、003BA和004BA、005BA和006BA内，其中一台水箱用于收集废水，另一台水箱贮存的废水经混合均匀和取样后进行处理。

三种废液均可采用过滤处理，排出的废液直接送往TER系统；也均可采用蒸发处理，蒸馏液送到监测箱TEU009BA或010BA，浓缩液送TES系统装桶固化。

工艺疏水还可以采用除盐循环处理，然后将已除盐的废液送到监测箱TEU009BA或TEU010BA。

监测箱内的废液取样分析合格后，用TEU008PO排到TER系统。

蒸发装置用TEU006PO在加热器TEU001RE和蒸发塔TEU001EV间建立流量为500m3/h
的强制循环，循环液进入蒸发塔后经孔板节流减压部分汽化。

夹带的液滴重力沉降，蒸汽上升，并进入净化塔TEU001ZE。

在净化塔内蒸汽被回流的冷凝液洗涤，再经过金属筛网过滤，进一步除去夹带的液滴，然后进入冷凝器冷凝。

冷凝的蒸馏液用TEU007PO抽送、冷却器TEU001RF冷却后进入监测箱。

浓缩液用压缩空气输送到TES系统装桶固化，TES 系统的废液亦可用压缩空气送回蒸发装置浓缩处理。

中和站包括40%的NaOH碱罐和TEU010PO以及65%的HNO3酸罐和TEU011PO，用于过滤处理前调节废液pH值为5.5-9或蒸发前改善废液品质,有利于蒸发浓缩和固化。

图9.7 TEU系统流程简图
9.5 废液排放系统（TER）
9.5.1 系统功能
TER系统用于收集、暂存和监测排放来自核岛和常规岛的放射性废液。

9.5.2 系统的组成
TER系统主要由室外混凝土贮留坑TER003PS、坑内的三台暂存罐TER001-003BA、排水泵TER001-003PO、辐射监测系统（KRT901-903MA）、积分流量计TER001-003MD和相应的管道、阀门组成的，系统结构如图9.8所示。

来自核岛和常规岛的待排放的放射性废液被收集在三台有效容积为500m3的暂存罐（TER001-003BA）内，每台暂存罐内设置搅拌装置，以减少固体颗粒在箱底的沉积，并为每次排放前的放射化学分析提供取样。

暂存罐处于常压，每台暂存罐都配有一台排水泵（TER001-003PO），用于混合均匀、排放罐内液体及回收泄漏废液。

经监测符合排放标准的废液经过暂存罐暂存后由排水泵输送到公用的排放管道，最终在SEC终端排放沟处稀释排放。

在公用排放管道上配备了一个放射性监测系统（KRT-901MA），当废液的放射性剂量达到4×105Bq/m3时它发出报警，当剂量达4×106Bq/m3时，它将使排放阀门TER049VE自动关闭。

图9.8 废液排放系统结构示意图
9.6 废气处理系统（TEG）
9.6.1 系统功能
TEG系统用于处理两个机组产生的放射性含氢废气和含氧废气。

含氢废气经压缩贮存，使放射性裂变气体衰变后，排到核辅助厂房通风系统（DVN），再经放射性监测、过滤除碘和稀释后排入大气。

含氧废气经过滤除碘后由DVN系统排入大气。

9.6.2 系统的组成
1. 含氢废气处理分系统
含氢废气由含氢废气处理分系统处理,其流程如图9.9所示：
TEG001BA接收盛装反应堆冷却剂的容器和脱气器所排出的废气，其中主要是来自稳压器卸压箱、RCV系统容控箱、RPE系统冷却剂排水箱和TEP系统脱气器的排气。

在TEG001BA上游装有一个测氧仪，连续测量废气中的氧浓度。

TEG001BA上游废气的凝结水由汽水分离器TEG001CN排出。

之后，废气进入两台并列的气体压缩机。

经冷却器TEG001RF （或002RF）冷却和汽水分离器TEG005CN（或006CN）汽水分离后，废气被压缩进入衰变箱（TEG002BA～007BA），凝结水排到RPE系统。

衰变箱内的待排放废气通过一条共用的排气管排气。

排气管上装有两个并列的气动阀TEG028VY和029VY，将废气排入DVN系统的碘吸附器的上游，经除碘和稀释后排入烟囱。

六个衰变箱之间有管道连接，可以利用压缩机将任一个衰变箱内的废气输送到另一个衰变箱。

另外，含氢废气分系统还设有氮气吹扫和排放的管道系统。

图9.9 TEG含氢处理分系统流程简图
2.含氧废气分系统
含氧废气分系统接收的废气主要是核岛系统盛装放射性液体的贮水箱等一些容器的通风和排气。

其流程如图9.10所示。

废气排入本系统后，由TEG057VA闸板上的平衡锤调节空气进入量，以维持系统中的负压为0.004MPa.g。

加热器TEG001RS（或002RS）将回路内的废气加热，使相对湿度小于40%，以保证碘去除率。

最后再进入活性炭碘吸附器TEG001PI（或002PI），由风机TEG001ZV（或002ZV）送入DVN系统，排入烟囱。

图9.10 TEG含氧处理分系统流程简图
9.7固体废物处理系统（TES）
9.7.1 系统功能
TES系统收集两台机组产生的放射性固体废物，对其暂时贮存进行可能的放射性衰变，压实可压缩的固体废物，以及将放射性固体废物固化在混凝土桶内或压实在金属桶内。

9.7.2 系统的组成
TES系统是本电厂两个机组共用的，其设备分别布置在核辅助厂房（NAB）和废物辅助厂房（QS）内。

系统由废树脂处理站、浓缩液处理站、废过滤器滤芯支承架装卸系统、装桶站、混合物配料站、最终封装站和压缩站组成。

TES系统流程如图9.11所示。

1. 浓缩液的收集和处理
浓缩液收集在容积为5m3的浓缩液暂存箱TES001BA，箱内有两个恒温加热器加热，以防止硼结晶。

箱内还备有一个搅拌器TES001AG用来定期搅拌混合浓缩液，以防止浓缩液产生沉淀。

浓缩液靠重力排入容积为32L的浓缩液计量箱TES001PM。

计量后，浓缩液排往4号装桶站的混合器TES001EG。

与此同时，由混合物配料站配制的干混合料装于TES003DM料车，也被输送到混合器TES001EG内，再在混凝土桶内与浓缩液混合制成废物
固化块。

图9.11 TES系统流程示意图
2. 废树脂的收集和处理
来自RCV、PTR、TEP、TEU以及APG系统（仅在放射性高时）除盐床的废树脂由SED 系统除盐水冲排到容积均为9m3的两台废树脂贮存箱TES002BA和003BA中。

箱体下部的排放管将废树脂靠重力送往废树脂计量箱TES002PM，计量后输入4号装桶站的混合器TES001EG。

与此同时，由混合配料站的TES003DM料斗输送干混合料到TES001EG，配制的混合物卸入混凝土桶制成废树脂装桶固化块。

在正常情况下，APG系统除盐床的废树脂由水力冲排到可移动的贮存箱004BA中进行单独装桶。

3.过滤器芯子的收集和处理
因废过滤器滤芯子放射性较高，须由铅容器屏蔽拆卸和运输。

将铅容器在NX+13.15 m 标高的大厅平台就位后，吊出过滤器滤芯子支承架，然后由铅容器将其运往5号装桶站的正上方。

打开铅容器的下拉板，废过滤器滤芯子从下降管坠入5号装桶站的混凝土桶，再由该桶运到3号装桶站。

与此同时，由混合物配料站配制的湿混合料经TES002DM料车输送到3号站装有废过滤器滤芯的混凝土桶内，制成废过滤器滤芯固化块。

4.固体杂物的收集和处理
在现场收集的各种可压缩固体杂物，装在塑料袋里运到废物辅助厂房（WAB）的压缩站，被压实与于200L 的金属桶内。

放射性强的固体废物（接触剂量率2mSv/h）放在混凝土桶内固化。