楊曉東，孫濤

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

核能屬于清潔能源，它的應(yīng)用范圍很廣泛，但是隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，核電站在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了很多問題，導(dǎo)致放射性廢物排放量增加，給人們的生存環(huán)境帶來了巨大的破壞，也在一定程度上制約著核電事業(yè)的發(fā)展，因此，如何高效處理放射性廢物已成為核電企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)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(yùn)行中產(chǎn)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(shù)類廢物[1]。其中，工藝類廢物主要在核能生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，在對(duì)氣體或者液體處理過程中，會(huì)產(chǎn)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(duì)這些固體廢物進(jìn)行及時(shí)處理，就會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生一定的磨損，進(jìn)而影響核能的生產(chǎn)率。近年來，我國(guó)針對(duì)核電站廢物排放做了相應(yīng)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(guó)核電站整體運(yùn)行來看，仍然有很多核電站存在固體廢物排放不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)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(duì)我國(guó)環(huán)境仍然有很大的破壞力，因此，應(yīng)對(duì)液體廢物進(jìn)行妥善處理。通常液體廢物在核電站運(yùn)行和退役過程中產(chǎn)生，主要包括三大類，分別是工藝廢水、化學(xué)廢水以及地面排水。其中，工藝廢水主要涉及冷卻系統(tǒng)，如管道、閥門等出現(xiàn)破損，就會(huì)產(chǎn)生泄露，形成工藝廢水，而化學(xué)廢水主要涉及實(shí)驗(yàn)室，通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生廢液，地面排水主要涉及的是清洗環(huán)節(jié)，在對(duì)地面沖洗的過程中產(chǎn)生的廢水，一般這種廢水的放射性很低，對(duì)環(huán)境的危害較小。

3 影響廢棄物產(chǎn)生量的主要因素

3.1 重大項(xiàng)目的改造檢修

為了促進(jìn)核電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，使其滿足社會(huì)發(fā)展的需求，我國(guó)近年來加大了核電站重大項(xiàng)目改造檢修力度，如更換反應(yīng)堆蓋等，在此過程中，核能生產(chǎn)率得到了明顯提升，但是廢物的產(chǎn)生量卻逐漸增加。

3.2 系統(tǒng)跑水與污染

如果核電站的系統(tǒng)出現(xiàn)了跑水問題，廢水未經(jīng)處理流出系統(tǒng)，在蒸發(fā)過程中會(huì)對(duì)地面造成巨大的污染。同時(shí)，如果核能生產(chǎn)車間中的設(shè)備沒有采取污染防護(hù)措施，也會(huì)受到影響，加劇固體廢物的污染。另外，如果長(zhǎng)期使用同一批廢物收集裝置，不對(duì)其進(jìn)行更換和清理，同樣會(huì)增加固體廢物污染程度。

3.3 濕廢物無法壓縮減容，防護(hù)用品質(zhì)量差

在對(duì)核電工程項(xiàng)目進(jìn)行改造期間，要對(duì)濕廢物進(jìn)行處理非常困難，通常利用吸水材料進(jìn)行簡(jiǎn)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(fèi)。隨著核電事業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)上的防護(hù)用品種類規(guī)格也逐漸增多，一些企業(yè)為了減少成本開支而采購(gòu)質(zhì)量較差的防護(hù)用品，導(dǎo)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(chǎn)車間的環(huán)境負(fù)荷。

4 廢棄物的技術(shù)處理

4.1 放射性固體廢棄物的處理

4.1.1 焚燒技術(shù)

焚燒技術(shù)在固體廢物處理中是應(yīng)用最廣的，也是最有效的處理方法，這種技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是減容效果好，通常減容系數(shù)能夠達(dá)到100以上。使用該技術(shù)時(shí)需要注意，焚燒的廢物是預(yù)先進(jìn)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(zhì)，很有可能導(dǎo)致放射性煙塵擴(kuò)散。眾所周知，燃燒都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等物質(zhì)，影響環(huán)境，因此該技術(shù)即使應(yīng)用廣泛，也無法得到社會(huì)所有群眾的認(rèn)可。

4.1.2 玻璃固化

玻璃固化處理技術(shù)雖然沒有焚燒技術(shù)成熟，但是近年來，我國(guó)在玻璃固化方面加大了研究力度，也取得了一定的進(jìn)展，建立了動(dòng)、靜態(tài)浸泡，高溫靜態(tài)浸泡等多種方法。在不斷試驗(yàn)和研究中，逐漸建立了科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，有助于提前預(yù)測(cè)玻璃固化的浸出行為。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)玻璃固化效果影響最大，溫度不同，反應(yīng)速率就不同，一般溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率取決于離子交換反應(yīng)，而溫度較高時(shí)，則取決于網(wǎng)絡(luò)溶解反應(yīng)。要明確玻璃固化的機(jī)理，還需要對(duì)溫度和表觀活化能建立函數(shù)關(guān)系。

4.1.3 水泥固化

水泥固化和焚燒技術(shù)都是比較成熟的廢物處理技術(shù)，大約在40年前就被使用了，并且受到廣泛歡迎，多個(gè)國(guó)家也都采用了水泥固化技術(shù)。一般水泥固化技術(shù)多用在泥漿、蒸殘液等廢物的處理中。近年來，水泥化學(xué)、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(jìn)展，這對(duì)于指導(dǎo)放射性廢物水泥固化的研究和應(yīng)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(tǒng)既可以發(fā)揮化學(xué)作用，也可以發(fā)揮物理作用。該體系的固相構(gòu)成成分較復(fù)雜，有各種水化產(chǎn)物，還有大量的殘余熟料，該體系的空隙用于存放液體。當(dāng)核素離子和水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)時(shí)，涉及的是系統(tǒng)的化學(xué)作用，當(dāng)核素要擴(kuò)散時(shí)，體系的孔結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其進(jìn)行阻止，這涉及的是系統(tǒng)的物理作用。

水泥固化技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，如使用的原材料比較常見，處理設(shè)備和儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，花費(fèi)成本較低，并且在固化過程中產(chǎn)生的二次污染很少等，這些優(yōu)勢(shì)使得其應(yīng)用也很普遍。近年來，由于水泥固化體多孔性導(dǎo)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(jìn)，水泥固化用于放射性廢物處理具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(duì)于放射性液體廢物來說，最常見的處理技術(shù)就是碳納米管吸附技術(shù)，該技術(shù)相對(duì)較為成熟。由于碳納米管具有很強(qiáng)的吸附性能，因此，當(dāng)其與放射性溶液接觸時(shí)，就會(huì)將放射性元素輕松吸附到碳納米管上，并且能夠?qū)⒏叻派湫缘脑胤派湫詼p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(jìn)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(jìn)行復(fù)合來達(dá)到吸附的目的，該方法對(duì)環(huán)境幾乎沒有破壞，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

4.2.2 蒸發(fā)濃縮

蒸發(fā)濃縮廢液處理方法的特點(diǎn)是凈化系數(shù)高，靈活性大，技術(shù)相對(duì)成熟，其缺點(diǎn)是工藝要求水平高，并且運(yùn)行成本比較高，還存在著腐蝕、結(jié)垢等問題。一般不會(huì)單獨(dú)使用蒸發(fā)濃縮技術(shù)，而是將其和離子交換技術(shù)結(jié)合使用，經(jīng)濃縮的廢液仍然具有較強(qiáng)的放射性，因此，需要通過離子交換樹脂床進(jìn)行處理，其放射性才會(huì)有所降低，此時(shí)才能將其排放。在濃縮和離子交換后，產(chǎn)生的廢液應(yīng)集中進(jìn)行固定化處理，并將其進(jìn)行貯存。

4.2.3 生物處理

生物處理技術(shù)是一門新興技術(shù)，其作用機(jī)理主要是利用鐵還原細(xì)菌對(duì)放射性核素進(jìn)行原位修復(fù)。由于零價(jià)鐵具有很強(qiáng)的還原性，因此當(dāng)其和廢液接觸時(shí)，可以將鐵表面的腐蝕產(chǎn)物還原清除。除此之外，鐵還原細(xì)菌還可以將放射性廢液中的鈾元素還原，從而保證廢液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

綜上所述，在我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展的背景下，我國(guó)核電事業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，其在獲取經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的放射性廢物，給環(huán)境造成了一定的威脅，相關(guān)部門應(yīng)引起重視，針對(duì)不同的放射性廢物，合理選擇治理措施，并優(yōu)化核能生產(chǎn)工藝，減少放射性廢物的產(chǎn)量，提高放射性廢物的治理效率，減少環(huán)境污染，從而推動(dòng)我國(guó)核電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。