淺談如何提高放射性固體廢物處理系統(tǒng)運行可靠性

王建剛 趙勝磊 丁爽 歐陽曉理

摘 ? 要：低中水平放射性固體廢物處理方式一般為水泥固化、瀝青固化、塑料固化、焚燒、濕法氧化等，福清核電1-4號機組的放射性固體廢物，如濃縮液、廢樹脂等，其處理工藝系統(tǒng)采用的是水泥固化的方式，現(xiàn)該系統(tǒng)已運行3年，處理產(chǎn)生放射性固體廢物貨包100余m3。本文結(jié)合電廠放射性固體廢物處理系統(tǒng)水泥固化線運行經(jīng)驗，討論水泥固化線設(shè)計待優(yōu)化項、故障原因以及解決建議，旨在提高電廠放射性固體廢物處理系統(tǒng)運行可靠性，降低不合格貨包產(chǎn)生量，滿足輻射防護最優(yōu)化原則，實現(xiàn)放射性廢物最小化管理要求。

關(guān)鍵詞：運行 ?可靠性 ?水泥 ?固化

中圖分類號：TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0100-02

放射性固體廢物處理系統(tǒng)與核電廠放射性廢物生產(chǎn)、整備、貯槽直接相關(guān)，并間接影響機組工藝系統(tǒng)正常運行，且有較高的輻射風險。本文重點討論放射性固體廢物處理系統(tǒng)的運行可靠性提升措施，以有效提高系統(tǒng)運行可靠性，降低工作人員受照劑量，避免不合格放射性廢物貨包的產(chǎn)生。

1 ?系統(tǒng)介紹

以電廠放射性固體廢物處理系統(tǒng)（簡稱TES系統(tǒng)）為例，該系統(tǒng)功能主要包括：

收集和暫存機組運行產(chǎn)生的放射性廢物并進行衰變;

將工藝廢物固化＼固定在金屬桶中，形成放射性廢物貨包;

對技術(shù)廢物進行處理，并水泥固定在金屬桶中;

對上述廢物貨包（必要時進行屏蔽）運至廢物暫存庫暫存。

TES系統(tǒng)主要由核島廠房內(nèi)的水泥固化線和廢物暫存罐，廢物處理輔助廠房及其內(nèi)部的分揀壓實打包裝置，廢物暫存庫這三部分組成。由于后兩者廠房和設(shè)備相對簡單、獨立，本文主要對核島廠房內(nèi)水泥固化線設(shè)備運行可靠性進行分析。

水泥固化線即對放射性廢物源項進行收集、計量并進行水泥固化處理的生產(chǎn)線。

2 ?運行現(xiàn)狀

福清1、2號機組水泥固化線于2015年完成改造后移交業(yè)主運營，2016年正式投運。從維修統(tǒng)計上看，TES系統(tǒng)運行故障率整體偏高，系統(tǒng)運行可靠性偏低。設(shè)備缺陷是影響福清1、2號機組水泥固化線運行穩(wěn)定性的主要因素，此外固化線人員技能、運行管理、系統(tǒng)設(shè)計在前期運行中也暴露出一定不足，對系統(tǒng)可靠性造成不利影響。

2.1 設(shè)備缺陷

以2017年度福清1、2號機組為例，9TES系統(tǒng)年度維修工單144個，其中設(shè)備缺陷類占到了113個，平均故障間隔時間3.3d，平均故障修復時間10.2d，且個別故障存在檢修周期偏長、故障重復發(fā)生情況。部分重要設(shè)備故障會直接制約固化線生產(chǎn)工作，累計造成水泥固化線約168d處于不可用狀態(tài)。

預防性維修是指通過對系統(tǒng)或設(shè)備進行系統(tǒng)性的檢查、測試和更換，以防止功能故障發(fā)生，使其保持在規(guī)定狀態(tài)所進行的全部活動。電廠維修部門針對水泥固化線制定了大量的預防性維修內(nèi)容，但主動維修的內(nèi)容較少，以定期維修和狀態(tài)維修為主，如屏蔽門電機潤滑、閥門的檢查、輥道的檢查等。而根據(jù)對歷史缺陷情況的統(tǒng)計，導致固化線設(shè)備故障的各類缺陷無法通過常規(guī)的定期維修、狀態(tài)維修手段解決，如水泥下料不暢、濾芯堵塞、通風溫度高報警、濃縮液下料不暢等，而需采用主動維修手段來控制。

2.2 人員技能與運行管理

機組運行前期由于缺少水泥固化線運行經(jīng)驗，工作人員編制的管理程序、操作規(guī)程尚不完善，導致水泥固化線出現(xiàn)部分問題，比如濃縮液貯槽缺乏保養(yǎng)操作、固化操作時對監(jiān)控過程缺乏明確規(guī)定等。這部分主要考慮提高人員技能、優(yōu)化運行流程、規(guī)范操作步驟，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗反饋制訂相應(yīng)措施。

2.3 設(shè)計因素

電廠內(nèi)水泥固化線技術(shù)已固定且通過了相關(guān)試驗，水泥固化線技術(shù)是滿足國家標準要求的，但也存在少量設(shè)計問題影響到系統(tǒng)運行可靠性。

（1）水泥下料口破裂。

運行期間出現(xiàn)過2次該問題，主要為原下料口為鋁合金材質(zhì)，較易損耗。

（2）石灰計量不準確。

該問題屬于程序設(shè)定問題，程序在設(shè)計上會在水泥下料期間反向啟動空包裝置的螺旋輸送機，以阻止多余的石灰添加進管道。但實踐效果中發(fā)現(xiàn)該設(shè)定并不能起到預想的作用，反倒可能引起反效果。

3 ?改進措施

3.1 優(yōu)化預防性維修內(nèi)容

電站可通過對系統(tǒng)缺陷分析研究，針對各個缺陷分析其具體原因，比如水泥下料不暢、濾芯堵塞、通風溫度高報警缺陷產(chǎn)生的主要原因是水泥、粉塵堵塞，濃縮液下料不暢的主要原因是濃縮液貯存罐底部堵塞。根據(jù)每個缺陷具體的原因，以主動維修的方式制定專門的預防性維修工作。

由于水泥固化線運行時間存在一定不確定性，而預防性維修工作的開展一般都有固定周期，我們以水泥固化線開始運行的時間為基準點，分為固化工作開展前、固化工作過程中、固化工作結(jié)束后3個時間段。

3.2 加強人員技能和運行管理

根據(jù)運行經(jīng)驗的積累，工作人員對水泥固化線管理和操作進行了大量優(yōu)化，優(yōu)化、升版管理程序和操作規(guī)程，定期進行人員技能培訓，從理論上降低人員操作失誤的可能。

3.3 優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)電廠運行經(jīng)驗，目前已知的影響水泥固化線穩(wěn)定運行的設(shè)計相關(guān)問題和優(yōu)化情況，見表1。

4 ?結(jié)語

通過上述措施，經(jīng)過一段時間試運行，目前福清水泥固化線無故障運行時間較前期已有所延長，即提高了水泥固化線的運行可靠性，降低放射性固體廢物不合格貨包產(chǎn)生量，滿足放射性廢物最小化原則。系統(tǒng)運行可靠性提升是一個長期、持續(xù)的過程，其效果驗證也需要較長的觀察周期，電廠在運行期間應(yīng)通過合理手段持續(xù)提升系統(tǒng)運行可靠性，降低系統(tǒng)運行風險。

參考文獻

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