核電站中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)方案的研究
核電站中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)方案的研究
【摘 要】隨著國內(nèi)核電站的建設(shè)以及核安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善提高，新一代核電站中放射性廢液處理系統(tǒng)已經(jīng)由核島分離出來，構(gòu)成獨(dú)立運(yùn)行的廢液處理中心，而核島產(chǎn)生的中放廢液通過管道輸送至廢液處理中心具有一定的局限性，逐漸成為新一代核電需要解決的問題。本文描述了一種機(jī)動(dòng)靈活、安全性高的核電廠中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)計(jì)方案，可望有效的緩解這個(gè)難題。
【關(guān)鍵詞】核電站;中放廢液;轉(zhuǎn)運(yùn);罐車
【Abstract】With the construction of nuclear power plants (NPP) and improvement on nuclear safety standard in domestic，the liquid waste treatment system has been separated from nuclear island (NI) and made an independent liquid waste treatment center. There are limitations exist in pipeline transportation for medium-level liquid waste transferred from NI to the center， which gradually becomes a question to be considered in new generation NPP. The article describes a flexible and high safety conceptual design for liquid transfer in NPP， which is possibly an effective measure to solve the problem.
【Key words】Nuclear power plant; Medium-level liquid waste; Transportation; Tank car
0 引言
近年來，我國核電站發(fā)展迅速，同時(shí)核安全也受到國家及民眾的關(guān)注，核電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也有很大的提高。新一代核電站中將放射性廢液處理設(shè)施由核島分離出來，建成獨(dú)立的廢液處理中心，在節(jié)省投資的同時(shí)，提高核島的安全性。廢液處理中心將集中處理核電站內(nèi)所有設(shè)施產(chǎn)生的放射性廢液。因此，需要研發(fā)一種全新的放射性廢液轉(zhuǎn)運(yùn)方案，在保障安全的情況下機(jī)動(dòng)靈活的將不同設(shè)施產(chǎn)生的中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)到廢液處理中心。
1 中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)方案研究
核電站產(chǎn)生的放射性廢物種類較多，自然特性各不相同，針對(duì)不同的廢物開發(fā)了不同的處理技術(shù)，處理系統(tǒng)的設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用昂貴，在機(jī)組數(shù)量少的情況下產(chǎn)生的廢物量不夠多，設(shè)備的利用率較低。由于提高設(shè)備利用率，控制投資等原因，核電站建設(shè)了廢物處理中心，用于處理電廠內(nèi)數(shù)個(gè)核電機(jī)組產(chǎn)生的廢物[1]。廢液處理系統(tǒng)作為廢物處理的重要構(gòu)成部分，脫離核島廠房，在廢物處理中心建設(shè)了廢液處理中心(以下簡稱處理中心)。
現(xiàn)階段核電站中采用管道輸送方式將廢液輸送至處理設(shè)施，輸送管道受到地理位置、地形的制約，且長期埋于地下，存在管道、閥門泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，退役過程中還將產(chǎn)生大量的放射性廢物。為了免除管道輸送帶來的各種弊端，同時(shí)增加廢液轉(zhuǎn)運(yùn)的靈活性，擬用一套中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，包括一臺(tái)可移動(dòng)廢液貯存裝置——中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)罐車、廢液接收(排出)系統(tǒng)和沖洗系統(tǒng)，通過廠內(nèi)車輛運(yùn)輸將廢液由產(chǎn)生設(shè)施運(yùn)送至處理中心。
本方案中廢液收集于高位貯槽中(貯槽高于罐車頂部)，中放廢液通過自流方式進(jìn)入罐車，罐車接收廢液流程見圖1。該系統(tǒng)可以分為廢液接收系統(tǒng)和沖洗系統(tǒng)兩部分，其中廢液接收系統(tǒng)包括中放廢液貯罐、閥門及相應(yīng)的管道、快速接頭及軟管;沖洗系統(tǒng)由去污劑罐、閥門及相應(yīng)的管道組成。廢液產(chǎn)生設(shè)施與處理中心建設(shè)專用廢液轉(zhuǎn)運(yùn)接口，可通過軟管和快速接頭與罐車實(shí)現(xiàn)連接。轉(zhuǎn)運(yùn)完后用去污劑對(duì)廢液輸送管道和轉(zhuǎn)運(yùn)軟管進(jìn)行沖洗，以便清除管道中殘留的廢液。
圖2為罐車將廢液轉(zhuǎn)運(yùn)至處理中心的流程圖。軟管連接后由中放揚(yáng)液器采取抽真空方式將罐車內(nèi)廢液抽至處理中心，同樣轉(zhuǎn)運(yùn)完成后利用沖洗系統(tǒng)對(duì)管道及軟管進(jìn)行沖洗。
2 轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備—罐車設(shè)計(jì)
廢液轉(zhuǎn)運(yùn)方案中用到中放廢液轉(zhuǎn)運(yùn)罐車，根據(jù)《放射性物質(zhì)運(yùn)輸規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定，罐車應(yīng)具有良好的屏蔽效果以及檢漏設(shè)備，達(dá)到IP-2型貨包的要求，以滿足安全運(yùn)輸?shù)男枨?。同時(shí)為滿足工藝運(yùn)輸要求，擬采用的罐車包括：主體裝置、輔助系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。
(1)主體裝置作為罐車的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，包括主體框架、屏蔽容器、罐車裝卸料接口。
主體框架：作為罐車重要的組成部分，承載著屏蔽容器，并為其他系統(tǒng)的設(shè)備和管道提供安裝空間及防護(hù)措施。由于屏蔽容器采用鑄鉛材料，重量較大，框架結(jié)構(gòu)需滿足承重及運(yùn)輸要求。
屏蔽容器：為中放廢液提供輻射防護(hù)屏障，內(nèi)部設(shè)壓力容器存放廢液，外部采用鑄鉛結(jié)構(gòu)進(jìn)行屏蔽。罐車表面劑量達(dá)到工作允許值(罐車表面劑量率≤2mSv/h，距離罐車表面2m遠(yuǎn)處劑量率≤0.1mSv/h);同時(shí)屏蔽容器能夠承受真空系統(tǒng)和壓空系統(tǒng)產(chǎn)生的正、負(fù)壓力。
罐車裝卸料接口：通過帶有快速接頭的連接軟管，實(shí)現(xiàn)罐車與設(shè)施的快速連接，減少人員的操作時(shí)間。
(2)輔助系統(tǒng)為罐車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝、卸料功能提供必要?jiǎng)恿?，包括真空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)。
真空、壓空系統(tǒng)：為罐車自動(dòng)接收、排出廢液及管道沖洗提供動(dòng)力。
氣體凈化系統(tǒng)：對(duì)罐車的呼排氣和真空系統(tǒng)排氣進(jìn)行處理，使其能夠達(dá)到就地排放的限值。
(3)安全系統(tǒng)為罐車的安全運(yùn)行提供保障，防止出現(xiàn)冒槽和泄漏事故，包括液位監(jiān)測系統(tǒng)、泄漏報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)。
液位監(jiān)測系統(tǒng)：監(jiān)測罐車內(nèi)廢液的液位，防止溢出，達(dá)到一定液位停止接收廢液，同時(shí)為控制系統(tǒng)提供參數(shù)。
泄漏報(bào)警系統(tǒng)：對(duì)屏蔽容器外側(cè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，防止屏蔽層外積存廢液。
自動(dòng)控制系統(tǒng)：對(duì)罐車進(jìn)行自動(dòng)控制，連接軟管后可自動(dòng)完成罐車的裝、卸料及沖洗功能，減少人員操作。
3 結(jié)語
罐車運(yùn)輸方式激動(dòng)靈活，不受地震地質(zhì)等條件影響，退役時(shí)清去污方便，產(chǎn)生的放射性廢物量小，對(duì)周圍環(huán)境潛在影響小。在發(fā)生如福島核電站等事故產(chǎn)生放射性廢液泄露的情況下，轉(zhuǎn)運(yùn)罐車也將能發(fā)揮其可移動(dòng)靈活、操作方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，及時(shí)將泄漏的放射性廢液轉(zhuǎn)運(yùn)出去。即使存在管道輸送前提下，罐車輸送也可作為其補(bǔ)充應(yīng)用手段，保障設(shè)施的安全，在核電站及核設(shè)施中有較大的應(yīng)用前景。
【參考文獻(xiàn)】
[1]張志銀，嚴(yán)滄生，黃來喜，等.核電廠放射性廢物最小化[M].中國原子能出版社，2013：31-32.