CN108511099A - 百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。该处理方法至少包括以下步骤：检测核电厂放射性废油的放射性活度浓度；对核电厂放射性废油进行若干次抽滤处理，且最后一次抽滤的过滤精度为1μ；在有氧气氛下采用金属催化剂对核电厂放射性废油进行催化处理，使所述核电厂放射性废油放射性活度浓度降低至0.1Bq/g及以下。本处理方法工艺简单、能耗少，有利于节能减排及保护环境，避免了核电厂中放射性废油的堆积，而且放射性废油各项放射性物质的放射性活度浓度最终降低至0.08Bq/g及以下。

Description

百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法
技术领域
本发明属于放射性废油处理技术领域，具体涉及一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。
背景技术
在核设施运行及维护过程中，会使用到大量的绝缘油、润滑油和液压油等油品。这些油品在使用过程中，不可避免地会受到污染，在达到使用期限或者性能降低等原因被替换作废时，就构成了核电厂放射性废油。通常情况下，这些放射性废油中放射性活度浓度很低，只有3.7×104Bq/m3～3.7×106Bq/m3，如某核电厂目前暂存的放射性废油活度浓度小于2×106Bq/m3。此外，放射性废油中还含有少量的β、γ放射性核素以及活化产物如氚、锶、铯、钴等核素，还有其他金属核素，如铅、钡、汞等。
放射性废油一般以混合的形式存放，并且具有少量而分散分布的特点。以国内某大型核电厂为例：不同类型或者型号的废油在背放射性污染后，被混合存放在废油储罐中；单台百万千瓦核电机组每年产生放射性废油约0.5m3，运行二十多年累积下来的放射性废油也只有十几立方米。其他和电站也有相类似的情况，积累的放射性废油都暂时存放在自己的厂房内，造成国内废油少量分散的分布特点。这些放射性废油长期存放，多年积累，厂房库存容量已经存在不足，且废油本身属于易燃易爆物质，长期存放会存在安全隐患，影响着厂房的安全，因此有必要采取措施对这些放射性废油进行处理。但是，目前核电厂并没有相应的行之有效的放射性废油处理手段。
发明内容
针对目前核电厂存在的放射性废油储量越来越多、不方便处理而对核电厂造成安全隐患、且因具有放射性而不能按照常规方法处理以及无法进行有效处理等问题，本发明提供了一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，至少包括以下步骤：
步骤S01.检测核电厂放射性废油的放射性活度浓度；
步骤S02.对步骤S01检测的核电厂放射性废油进行若干次抽滤处理，且最后一次抽滤的过滤精度为1μ；
步骤S03.在有氧气氛下，采用金属催化剂对步骤S02得到的核电厂放射性废油进行催化处理，使所述核电厂放射性废油放射性活度浓度降低至0.1Bq/g及以下。
本发明的技术效果：本发明提供的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法对放射性废油进行处理，使得放射性废油各项放射性物质的放射性活度浓度最终降低至0.08Bq/g及以下，远低于国家排放标准，从而有效避免核电厂放射性废油的堆积；此外，该处理方法工艺简单、能耗少，有利于节能减排、保护环境及有效缓解核电厂放射性废油储量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实例提供一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。
该处理方法至少包括以下步骤：
步骤S01.检测核电厂放射性废油的放射性活度浓度；
步骤S02.对经步骤S02检测的核电厂放射性废油进行若干次抽滤处理，且最后一次抽滤的过滤精度为1μ；
步骤S03.在有氧气氛及加热条件下，采用金属催化剂对步骤S02得到的核电厂放射性废油进行催化处理，使所述核电厂放射性废油放射性活度浓度降低至0.08Bq/g及以下。
下面对该百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法做进一步的解释说明。
在步骤S01中，对堆积的核电厂放射性废油的放射性活度浓度进行检测，有必要对放射性废油进行搅拌至均匀，以确保检测结果准确。
步骤S02的抽滤过程，属于对放射性废油的初步处理，可以去除核电厂放射性废油中以细小微粒存在的放射性核素，以助于缩短催化处理的时间周期，有利于提高放射性废油的处理效率。在本步骤中，抽滤处理的次数最少3次，且每次所采用的滤纸的过滤精度均不一样，最后一次抽滤的滤纸，其过滤精度为1μ，过滤精度越高，过滤后的废油放射性水平越低，有利于缩短后续处理周期。
具体地，步骤S02的抽滤过程中，滤纸精度由80μ～1μ。当滤纸的过滤精度小于80μ时，对放射性核素的抽滤效果不明显，甚至无效，而精度大于1μ的滤纸，对放射性废油进行大规模工业过滤时无法实现。
步骤S03中，有氧气氛可以是直接将核电厂放射性废油露置在空气中，也可以是向其中通入空气或者氧气，有氧气氛应当在整个催化处理过程中，以确保催化效果。
在对核电厂放射性废油进行催化处理时，需要加热。具体是将核电厂放射性废油加热至135～165℃，在该温度下，可以实现对放射性废油的催化氧化以及催化老化，使得放射性活度浓度大幅度降低。并且在将放射性废油加热至135～165℃以后，需要在该温度下保持至少7天，以确保放射性活度浓度降低至0.08Bq/g及以下。
优选地，放射性废油的加热温度为140～160℃，持续催化时间大于12天，具体时间可以根据放射性废油的量进行调整。在该温度及该催化时间下，可以获得更高的催化效果，放射性活度浓度可以降低至0.06Bq/g及以下。
优选地，金属催化剂为铜催化剂、铁催化剂中的任一种。
在对放射性废油进行催化处理时，应当确保放射性废油与氧气、金属催化剂的充分接触，也就是金属催化剂既要与放射性废油接触，也要与氧气接触，以使得催化效果明显，因此，在进行催化处理时，需要对放射性废油进行持续的搅拌。
优选地，铜催化剂为铜丝，铜丝相对于铜块或者铜板具有更大的比表面积，也能够更多的与放射性废油、空气进行接触。
优选地，步骤S03处理后，还包括对所述核电厂放射性废油进行多级循环过滤的步骤，且最终的过滤精度为1μ。经过多级循环过滤实现对氧化老化后的废油进行过滤，分离氧化老化过程中产生的油泥沉淀。
优选地，多级循环过滤的级数至少为3级。
本发明提供的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，实现了对核电厂中储存的放射性废油进行消耗处理，使得放射性废油各项放射性物质的放射性活度浓度最终降低至0.08Bq/g及以下，远低于国家排放标准(《可免于辐射防护监管的物料中放射性核素浓度活度》GB27742-2011)规定的0.1Bq/g，从而有效避免核电厂放射性废油的堆积；此外，该处理方法工艺简单、能耗少，有利于节能减排、保护环境及有效缓解核电厂放射性废油储量，排除核电厂放射性废油的安全隐患。
为更有效的说明本发明的技术方案，下面通过多个实施例说明本发明实施例百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法。实施例中涉及某核电厂1#、2#放射性废油储罐中放射性废油，其具体参数如表1所示，其中，Co-58的半衰期仅为71天，因此不再对其进行考察：
表1某核电厂放射性废油储罐中放射性核素的活度浓度(Bq/g)
实施例1
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中1#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(1)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为20μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为5μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液500mL加热至160℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在160℃并且搅拌7天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
实施例2
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中1#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(1)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为30μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为15μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为4μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液500mL加热至160℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在160℃并且搅拌12天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
实施例3
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中1#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(2)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为20μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为5μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液500mL加热至140℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在140℃并且搅拌12天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
实施例4
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中2#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(1)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为20μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为5μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液4000mL加热至160℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在160℃并且搅拌12天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
实施例5
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中2#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(1)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为20μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为5μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液500mL加热至140℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在140℃并且搅拌7天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
实施例6
一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，包括以下步骤：
(1)取表1中2#放射性废油储罐的部分放射性废油进行搅拌处理，得到各部位的放射性核素浓度较为均匀的放射性废油，检测放射性废油的放射性活度浓度，检测结果如表2所示；
(2)对步骤(1)得到的放射性废油进行五次抽滤，第一次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，第二次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，第三次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为20μ，第四次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为5μ，第五次抽滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ；
(3)取步骤(2)中得到的滤液500mL加热至135℃，同时对纯度为99.9％以上的细铜丝网进行打磨至光滑，然后铺放在滤液表面，使得细铜丝网与滤液相互接触而不被滤液完全覆盖，将滤液与细铜丝网露置在空气中，并采用搅拌设备持续对滤液进行搅拌，维持滤液温度在135℃并且搅拌12天；
(4)对步骤(3)处理后滤液进行四级循环过滤，一级过滤使用的有机滤纸过滤精度为80μ，二级过滤使用的有机滤纸过滤精度为40μ，三级过滤使用的有机滤纸过滤精度为10μ，四级过滤使用的有机滤纸过滤精度为1μ，然后检测过滤得到的油中放射性核素的浓度活度，并计算去污系数，具体检测结果如表2所示。
表2实施例1～6放射性废油处理前后的放射性核素活度浓度参数
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
步骤S01.检测核电厂放射性废油的放射性活度浓度；
步骤S02.对步骤S01检测后的核电厂放射性废油进行若干次抽滤处理，且最后一次抽滤的过滤精度为1μ；
步骤S03.在有氧气氛及加热条件下，采用金属催化剂对步骤S02得到的核电厂放射性废油进行催化处理，使所述核电厂放射性废油放射性活度浓度降低至0.08Bq/g及以下。
2.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述催化处理加热至135～165℃，催化时间为7～15天。
3.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述金属催化剂为铜催化剂或铁催化剂。
4.如权利要求3所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述铜催化剂为铜丝或铜丝网或铜棒。
5.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：步骤S04处理后，还包括对所述核电厂放射性废油进行多级循环过滤的步骤，且最终的过滤精度为1μ。
6.如权利要求2所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述催化处理加热温度至140～160℃，催化处理的时间为12～14天。
7.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述催化处理时，需持续搅拌，以使所述核电厂放射性废油与氧气、金属催化剂充分接触。
8.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述步骤S02的抽滤处理的次数至少3次。
9.如权利要求5所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述多级循环过滤的级数至少为3级。
10.如权利要求1所述的百万千瓦级核电厂放射性废油的处理方法，其特征在于：所述有氧气氛为向放射性废油中通入空气或者通入氧气即可。
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