淺談核電站放射性廢物的治理

楊曉東，孫濤

（大亞灣核電運營管理有限責任公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

核能屬于清潔能源，它的應用范圍很廣泛，但是隨著社會的發展和經濟的進步，核電站在創造經濟效益的同時，也產生了很多問題，導致放射性廢物排放量增加，給人們的生存環境帶來了巨大的破壞，也在一定程度上制約著核電事業的發展，因此，如何高效處理放射性廢物已成為核電企業關注的重點問題。

2 核電站常見廢物

2.1 固體廢物

固體廢棄物是核電站運行中產生的主要廢物，常見的固體廢棄物包括兩種，分別是工藝類廢物和技術類廢物[1]。其中，工藝類廢物主要在核能生產過程中產生，在對氣體或者液體處理過程中，會產生凝膠廢物和交換樹脂廢物，這些廢物都屬于固體廢物。倘若沒有對這些固體廢物進行及時處理，就會對生產設備產生一定的磨損，進而影響核能的生產率。近年來，我國針對核電站廢物排放做了相應的管控，在一定程度上減少了固體廢物的排放量，但是從我國核電站整體運行來看，仍然有很多核電站存在固體廢物排放不達標的現象。

2.2 液體廢物

雖然核電站的液體廢物相比固體廢物來說少得多，但是其對我國環境仍然有很大的破壞力，因此，應對液體廢物進行妥善處理。通常液體廢物在核電站運行和退役過程中產生，主要包括三大類，分別是工藝廢水、化學廢水以及地面排水。其中，工藝廢水主要涉及冷卻系統，如管道、閥門等出現破損，就會產生泄露，形成工藝廢水，而化學廢水主要涉及實驗室，通過進行實驗產生廢液，地面排水主要涉及的是清洗環節，在對地面沖洗的過程中產生的廢水，一般這種廢水的放射性很低，對環境的危害較小。

3 影響廢棄物產生量的主要因素

3.1 重大項目的改造檢修

為了促進核電事業的進一步發展，使其滿足社會發展的需求，我國近年來加大了核電站重大項目改造檢修力度，如更換反應堆蓋等，在此過程中，核能生產率得到了明顯提升，但是廢物的產生量卻逐漸增加。

3.2 系統跑水與污染

如果核電站的系統出現了跑水問題，廢水未經處理流出系統，在蒸發過程中會對地面造成巨大的污染。同時，如果核能生產車間中的設備沒有采取污染防護措施，也會受到影響，加劇固體廢物的污染。另外，如果長期使用同一批廢物收集裝置，不對其進行更換和清理，同樣會增加固體廢物污染程度。

3.3 濕廢物無法壓縮減容，防護用品質量差

在對核電工程項目進行改造期間，要對濕廢物進行處理非常困難，通常利用吸水材料進行簡單處理，一方面污染處理不到位，另一方面也造成了資源浪費。隨著核電事業的發展，市場上的防護用品種類規格也逐漸增多，一些企業為了減少成本開支而采購質量較差的防護用品，導致放射性廢物排放量增加。另外，還有很多一次性消耗品，在使用過程中隨意堆放，增加了核能生產車間的環境負荷。

4 廢棄物的技術處理

4.1 放射性固體廢棄物的處理

4.1.1 焚燒技術

焚燒技術在固體廢物處理中是應用最廣的，也是最有效的處理方法，這種技術最大的優點就是減容效果好，通常減容系數能夠達到100以上。使用該技術時需要注意，焚燒的廢物是預先進行分類處理的，其都是可燃和易燃的廢物，一旦 廢物中混入其他不燃物質，很有可能導致放射性煙塵擴散。眾所周知，燃燒都會產生二氧化碳等物質，影響環境，因此該技術即使應用廣泛，也無法得到社會所有群眾的認可。

4.1.2 玻璃固化

玻璃固化處理技術雖然沒有焚燒技術成熟，但是近年來，我國在玻璃固化方面加大了研究力度，也取得了一定的進展，建立了動、靜態浸泡，高溫靜態浸泡等多種方法。在不斷試驗和研究中，逐漸建立了科學的數學模型，有助于提前預測玻璃固化的浸出行為。通過實驗發現，溫度對玻璃固化效果影響最大，溫度不同，反應速率就不同，一般溫度較低時，反應速率取決于離子交換反應，而溫度較高時，則取決于網絡溶解反應。要明確玻璃固化的機理，還需要對溫度和表觀活化能建立函數關系。

4.1.3 水泥固化

水泥固化和焚燒技術都是比較成熟的廢物處理技術，大約在40年前就被使用了，并且受到廣泛歡迎，多個國家也都采用了水泥固化技術。一般水泥固化技術多用在泥漿、蒸殘液等廢物的處理中。近年來，水泥化學、新水泥系列、混合材料、外加劑及混凝土用纖維等方面取得了許多進展，這對于指導放射性廢物水泥固化的研究和應用有很大的幫助。

由于水泥固化體系既含有固相，又含有少量的液體和氣體，因此該系統既可以發揮化學作用，也可以發揮物理作用。該體系的固相構成成分較復雜，有各種水化產物，還有大量的殘余熟料，該體系的空隙用于存放液體。當核素離子和水化產物發生反應時，涉及的是系統的化學作用，當核素要擴散時，體系的孔結構會對其進行阻止，這涉及的是系統的物理作用。

水泥固化技術具有很多優勢，如使用的原材料比較常見，處理設備和儀器結構簡單，花費成本較低，并且在固化過程中產生的二次污染很少等，這些優勢使得其應用也很普遍。近年來，由于水泥固化體多孔性導致的核素浸出率等問題正隨著固化配方和工藝的深入研究不斷改進，水泥固化用于放射性廢物處理具有巨大的社會效益和經濟效益。

4.2 放射性液體廢棄物的處理

4.2.1 碳納米管吸附

對于放射性液體廢物來說，最常見的處理技術就是碳納米管吸附技術，該技術相對較為成熟。由于碳納米管具有很強的吸附性能，因此，當其與放射性溶液接觸時，就會將放射性元素輕松吸附到碳納米管上，并且能夠將高放射性的元素放射性減低95%左右，既起到了廢液處理的作用，又降低了處理成本。利用吸附原理進行廢液處理的還有磁性材料吸附方法，這種方法是將粘土礦物和帶有磁性的氧化鐵顆粒進行復合來達到吸附的目的，該方法對環境幾乎沒有破壞，具有很好的環保效益和經濟效益，值得推廣。

4.2.2 蒸發濃縮

蒸發濃縮廢液處理方法的特點是凈化系數高，靈活性大，技術相對成熟，其缺點是工藝要求水平高，并且運行成本比較高，還存在著腐蝕、結垢等問題。一般不會單獨使用蒸發濃縮技術，而是將其和離子交換技術結合使用，經濃縮的廢液仍然具有較強的放射性，因此，需要通過離子交換樹脂床進行處理，其放射性才會有所降低，此時才能將其排放。在濃縮和離子交換后，產生的廢液應集中進行固定化處理，并將其進行貯存。

4.2.3 生物處理

生物處理技術是一門新興技術，其作用機理主要是利用鐵還原細菌對放射性核素進行原位修復。由于零價鐵具有很強的還原性，因此當其和廢液接觸時，可以將鐵表面的腐蝕產物還原清除。除此之外，鐵還原細菌還可以將放射性廢液中的鈾元素還原，從而保證廢液達到排放標準。

5 結語

綜上所述，在我國社會不斷發展的背景下，我國核電事業也得到了迅猛發展，其在獲取經濟效益的同時，也產生了大量的放射性廢物，給環境造成了一定的威脅，相關部門應引起重視，針對不同的放射性廢物，合理選擇治理措施，并優化核能生產工藝，減少放射性廢物的產量，提高放射性廢物的治理效率，減少環境污染，從而推動我國核電事業的進一步發展。