核電廠廢物處理中心放射性廢水回收系統設計

□白冬梅 劉 永 楊永春

工藝系統設計在核電布置、安裝及運行設計中起指導作用，是核電設計的重要工作。放射性廢水回收系統功能為收集廠房內產生放射性很低的廢液，本文介紹了某核電廠廢物處理中心(WB廠房)的放射性廢水回收系統(WSR)系統設計的主要內容及設計要點，為類似工程設計提供參考。

一、工程概況

某核電項目規劃建設6臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，核電廠主要由核島(反應堆廠房、燃料廠房、電氣廠房、核輔助廠房、核廢物廠房、安全廠房、柴油發電機廠房、運行服務廠房及核島消防泵房等)、常規島(汽輪機發電機組及其配套設施)、BOP(核電廠其他附屬建筑物)組成。廠房及系統設計主要參考“華龍一號”福清5、6號機組。

二、放射性廢水回收系統流程

廢液儲罐收集廠房內熱洗衣房系統(WQX)排水、衛生出入口污水和可降解廢物處理系統(ZDT)產生的低放廢水。這些廢水收集、暫存于廢液儲罐，經檢測后，若其放射性濃度高于排放限值，則儲罐內廢液經排放泵排至位于核島廠房的廢液處理系統(ZLT)處理，若其放射性濃度低于排放限值，則可直接排入核島廢液排放系統(ZLD)排放。

圖1 WSR系統流程簡圖

廢液貯槽收集廠房內固體廢物處理系統(ZST)沖排水及相關設備間的地面排水，這部分排水放射性計量水平相對較高，需送往位于核島廠房的廢液處理系統(ZLT)處理。

三、主要設備參數設計

(一)上游系統設計輸入。一是WB廠房內設置6臺洗衣機，熱洗衣房系統(WQX)洗衣廢液最大排放量：112.8m3/天。二是WB廠房內可降解廢物處理系統(ZDT)產生的低放廢水量最多每三天排一次，每次3.4m3。三是WB廠房衛生出入口考慮到熱更衣室供水管發生破裂的情況，每小時產生的排水量最大為3.89m3。四是ZST系統廢樹脂沖排水經檢測后定期排放，每次最大排量為15m3。

(二)系統設備的參數及選型。系統洗滌廢液排放量最大約為120m3/天，可設置3臺有效容積為60m3的廢液儲罐，兩用一備，可滿足正常運行和大修期間每天的廢水排放需求。ZST系統廢樹脂沖排水最大排放量為15m3，地面排水可相對較少可忽略不計，設置2臺20m3廢液貯槽，一用一備，即可滿足廢水排放需求。這里主要介紹60m3廢液儲罐和相應排水泵的設計與選型，20m3廢液貯槽和相應排水泵的設計類似，本文不在贅述。

1.廢液儲罐設計。WSR系統3個廢液儲罐布置在WB廠房最底-6.5m層，房間大小為6.5×18.24m。根據廠房總體布置空間，將儲罐設計為平底，封頭選用碟形封頭。依據壓力容器相關設計規范及工藝要求，儲罐設置了排氣口、人孔、溢流口、排凈口、廢液出口、各系統的廢液進口、泵的循環口以及液位監測儀表口，儲罐總體大小設計為內徑?4,500mm，高約4,912mm，可滿足設計容積及廠房布置要求。

2.排水泵。

(1)額定流量。排水泵的流量需滿足上游系統連續排水的需求，同時考慮廢水儲罐的排水時間，WB廠房主要上游排水為熱洗衣房系統排水，考慮5臺洗衣機單次同時排水量為9m3/h，廢液儲罐有效容積為60m3，可選泵的額定流量為20m3/h，即可滿足最大流量排放要求。

(2)額定揚程計算。泵的額定揚程可按式2-1計算：

(2-1)

其中管道壓力損ΔP包括直管段的摩擦阻力損失、管道組件的局部阻力損失、管內介質的靜壓差及過濾器前后壓差三部分，其中管道的摩擦阻力和局部阻力還應有1.15的安全裕度。根據工程實際計算可得：額定揚程計算值H為39.05m。

泵的額定揚程一般取計算值的1.05倍，約為42m，泵的流量20m3/h。如此可得廢液儲罐排水泵的設計參數如下：類型：臥式離心泵；額定流量：20m3/h；額定流量下總揚程：>42mH2O；工作溫度：5～50℃。

四、結語

工藝系統設計是核電廠設計的重要組成部分，尤其三廢處理系統，要符合核電廠不同廢液分類收集、廢物量最小化原則，本文所述的放射性廢水回收系統設計思路遵循了壓水堆核電廠放射性疏水和排氣設計準則，系統相關設備的選型也可滿足廠房內系統功能要求及布置要求，可為后續工程設計提供一定的參考。