CN110491540B - 一种放射性废物的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性废物的处理方法，涉及放射性废物处理领域，包括启动进料塔内的喷淋装置；将放射性废物粉末通过进料口送入，与从喷淋装置喷淋出的弱碱性吸收溶液充分混合，大部分放射性废物粉末被弱碱性吸收溶液捕集流入液罐中；未被捕集的少数放射性废物通过螺旋推进器输送进入加热干燥装置；加热干燥装置对放射性废物进行加热干燥处理后通过固体残渣出口排出；放射性及铯、硼元素检测装置对液罐中的溶液进行检测，根据检测结果分别控制第一、第二、第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置进行处理以达到排放水平。本发明实现了放射性废物的减容化和无害化处理。

Description

一种放射性废物的处理方法

技术领域

本发明涉及放射性废物处理技术领域，具体涉及一种放射性废物的处理方法。

背景技术

为解决日益严峻的能源问题，在确保安全可靠的前提下，国家有关部门正稳步推进核电厂的建造和使用工作。如何有效的处理放射性废物，同时能够最大化的减少放射性废物体积，一直是世界各国悬而未决的难题。

放射性废物的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。放射性废物放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。放射性废物中放射性核素通过衰变放出能量，当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致放射性废物的温度不断上升，甚至使溶液自行沸腾，固体自行熔融。

目前核电站、核技术利用等产生的低、中放射性固体废物一般采用近地表处置方案，通常可分为地上、地下和半地下三种方式。这种方法经过几十年的发展，虽然技术已经十分成熟，但需要占用大量的核废物堆场空间。随着我国核电事业的发展，中国核工业系统积存的中低放固体废物已达数万立方米，中国有限的放射性废物堆场空间已远远不能满足未来中低放废物存储的要求，因此，采用可靠的处理工艺，实现对放射性废物减容化无害化处理已经迫在眉睫。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的放射性废物堆积量大、存储难的缺陷，实现放射性废物的减容化和无害化处理。

为此，本发明实施例的一种放射性废物的处理方法，包括以下步骤：

S1、启动进料塔内的喷淋装置，预运行1-2分钟；

S2、将放射性废物粉末通过进料口送入，放射性废物粉末与从喷淋装置喷淋出的弱碱性吸收溶液充分混合，使得放射性废物粉末中的酸性组分与弱碱性吸收溶液反应后被吸收，大部分放射性废物粉末被弱碱性吸收溶液捕集，流入液罐中；未被捕集的少数放射性废物通过螺旋推进器输送进入加热干燥装置；

S3、加热干燥装置对放射性废物进行加热干燥处理，设置温度为200-280℃，加热干燥处理后的放射性废物通过固体残渣出口排出；

S4、放射性及铯、硼元素检测装置对液罐中的溶液进行检测，根据检测结果分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置，达到排放水平之后输出至出水储存装置进行存放；高浓度处理装置用于收集铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液并处理，中浓度处理装置用于收集铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液并处理，低浓度处理装置用于收集放射性浓度较低的溶液并处理。

优选地，所述S4中的根据检测结果分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置的步骤包括：

当溶液中铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在且放射性浓度较高时，控制第一电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入高浓度处理装置进行处理；

当溶液中铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在且放射性浓度较高时，控制第二电磁阀打开，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入中浓度处理装置进行处理；

当溶液中放射性浓度较低时，控制第三电磁阀打开，第一电磁阀和第二电磁阀关闭，溶液通入低浓度处理装置进行处理。

优选地，所述S4中溶液在高浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液依次通过第一过滤器和铯吸附装置，铯吸附装置是去除溶液中放射性的铯离子，第一过滤器是去除颗粒物防止堵塞铯吸附装置；

经铯吸附装置的溶液通入絮凝注入和离子交换装置，去除溶液中放射性的硼离子，并进一步滤除颗粒物和放射性核素；

经絮凝注入和离子交换装置的溶液通入第一反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。

优选地，所述S4中溶液在中浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液通入超滤装置，超滤装置是深度去除溶液中的放射性核素和杂质；

经超滤装置后的溶液通入第二反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。

优选地，所述S4中溶液在低浓度处理装置进行处理的步骤包括：

放射性浓度较低的溶液通入第二过滤器，第二过滤器是滤除溶液中的颗粒物和少量放射性核素；

经第二过滤器后的溶液通入除盐装置，除盐装置是深度去除溶液中放射性核素，以达到排放水平。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的放射性废物的处理方法，通过将放射性废物粉末在喷淋作用下形成溶液，将固体放射性废物转化为液体放射性废物进行处理，大大减小了堆积量，实现了放射性废物的减容化处理。通过对高、中、低浓度分级处理，提高了不同含量的放射性废物的处理针对性，高浓度处理装置的结构保证对放射性核素处理达到排放水平。中、低浓度处理装置则进行结构简化设计，保证对放射性核素处理达到排放水平的同时简化了结构，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中放射性废物的处理方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例1中放射性废物的处理装置的一个具体示例的原理框图。

附图标记：1-进料塔，11-进料口，2-喷淋装置，3-螺旋推进装置，4-加热干燥装置，41-固体残渣出口，5-液罐，6-放射性及铯、硼元素检测装置，7-第一电磁阀，8-第二电磁阀，9-第三电磁阀，100-高浓度处理装置，101-第一过滤器，102-铯吸附装置，103-絮凝注入和离子交换装置，104-第一反渗透装置，200-中浓度处理装置，201-超滤装置，202-第二反渗透装置，300-低浓度处理装置，301-第二过滤器，302-除盐装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种放射性废物的处理方法，主要应用于处理固体放射性废物粉末等较为细小的颗粒物，如图1所示，该处理方法包括以下步骤：

S1、启动进料塔1内的喷淋装置2，预运行1-2分钟，使进料塔内保持湿润环境；

S2、将放射性废物粉末通过进料口11送入，放射性废物粉末与从喷淋装置2喷淋出的弱碱性吸收溶液充分混合，使得放射性废物粉末中的酸性组分与弱碱性吸收溶液反应后被吸收，弱碱性吸收溶液的组分与浓度可根据放射性废物粉末的主要成分确定，大部分放射性废物粉末被弱碱性吸收溶液捕集，流入液罐5中；未被捕集的少数放射性废物通过螺旋推进器3输送进入加热干燥装置4；

S3、加热干燥装置4对放射性废物进行加热干燥处理，设置温度为200-280℃，加热干燥处理后的放射性废物通过固体残渣出口41排出储存；

S4、放射性及铯、硼元素检测装置6对液罐5中的溶液进行检测，根据检测结果分别控制第一电磁阀7、第二电磁阀8和第三电磁阀9的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置100、中浓度处理装置200和低浓度处理装置300，达到排放水平之后输出至出水储存装置进行存放；高浓度处理装置100用于收集铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液并处理，中浓度处理装置200用于收集铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液并处理，低浓度处理装置300用于收集放射性浓度较低的溶液并处理。

放射性废物的处理方法是在放射性废物的处理装置中进行的，如图2所示，放射性废物的处理装置包括：进料塔1、喷淋装置2、螺旋推进装置3、加热干燥装置4、液罐5、放射性及铯、硼元素检测装置6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、第三电磁阀9、高浓度处理装置100、中浓度处理装置200、低浓度处理装置300等，喷淋装置2连接位于进料塔1内的中上部区域，用于对从进料塔1上部的进料口11投入的放射性废物粉末进行喷淋作用。液罐5的入液口设于液罐5上部，入液口与进料塔1下部出口连接，经喷淋混合后的溶液从进料塔1下部出口输出流入液罐5入液口。螺旋推进装置3连接位于喷淋装置2和液罐5入液口之间，未被溶液混合的放射性废物质经螺旋推进装置3水平输送进入加热干燥装置4中。加热干燥装置4围绕螺旋推进装置3的螺旋推杆设置，对螺旋推杆上输送的物质进行加热干燥处理，然后从固体残渣出口41排出储存，进行后续处理。

放射性及铯、硼元素检测装置6安装在液罐5内的底部，对液罐中的溶液进行放射性及铯、硼元素等化学元素浓度检测，并控制第一电磁阀7、第二电磁阀8和第三电磁阀9的开闭。液罐5的第一出液口通过第一电磁阀7与高浓度处理装置100连接，第二出液口通过第二电磁阀8与中浓度处理装置200连接，第三出液口通过第三电磁阀9与低浓度处理装置300连接。高浓度处理装置100、中浓度处理装置200和低浓度处理装置300分别与出水储存装置连接。高浓度处理装置100包括依次连接的第一过滤器101、铯吸附装置102、絮凝注入和离子交换装置103和反渗透装置104。中浓度处理装置200包括依次连接的超滤装置201和反渗透装置202。低浓度处理装置300包括依次连接的第二过滤器301和除盐装置302。

优选地，所述S4中的根据检测结果分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置的步骤包括：

当溶液中铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在且放射性浓度较高时，控制第一电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入高浓度处理装置进行处理；

当溶液中铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在且放射性浓度较高时，控制第二电磁阀打开，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入中浓度处理装置进行处理；

当溶液中放射性浓度较低时，控制第三电磁阀打开，第一电磁阀和第二电磁阀关闭，溶液通入低浓度处理装置进行处理。

优选地，所述S4中溶液在高浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较高和硼浓度较高中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液依次通过第一过滤器和铯吸附装置，铯吸附装置是去除溶液中放射性的铯离子，第一过滤器是去除颗粒物防止堵塞铯吸附装置；

经铯吸附装置的溶液通入絮凝注入和离子交换装置，去除溶液中放射性的硼离子，并进一步滤除颗粒物和放射性核素；

经絮凝注入和离子交换装置的溶液通入第一反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。优选地，经第一反渗透装置的溶液可进一步地通入第二过滤器301和除盐装置302，进行进一步处理。

优选地，所述S4中溶液在中浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较低和化学成分较复杂中的任一种情况存在的且放射性浓度较高的溶液通入超滤装置，超滤装置是深度去除溶液中的放射性核素和杂质；

经超滤装置后的溶液通入第二反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。优选地，经第二反渗透装置的溶液可进一步地通入第二过滤器301和除盐装置302，进行进一步处理。

优选地，上述第一反渗透装置104和第二反渗透装置202的结构相同，均包括依次连接的反渗透储水箱、深度过滤器、初级反渗透装置和精细反渗透装置。深度过滤器能进一步滤除溶液中的颗粒物和杂质，以及反渗透储水箱中可能存在的二次污染的颗粒物和杂质，保护初级反渗透装置。精细反渗透装置能够深度去除放射性核素，大大降低溶液的放射性活度。

优选地，所述S4中溶液在低浓度处理装置进行处理的步骤包括：

放射性浓度较低的溶液通入第二过滤器，第二过滤器是滤除溶液中的颗粒物和少量放射性核素；

经第二过滤器后的溶液通入除盐装置，除盐装置是深度去除溶液中放射性核素，以达到排放水平。

优选地，除盐装置包括依次连接的初级除盐水箱、初级除盐装置、精细除盐水箱、精细除盐装置。在初级除盐水箱中可第一次投入除盐活化药剂，进行第一次除盐。在精细除盐水箱中可第二次投入除盐活化药剂，进行第二次除盐。第一次投放药剂和第二次投放药剂根据需要配置，或配置为不同的，或配置为相同的，以有利于除盐效果进行设置，从而深度去除溶液中的放射性核素等。

上述放射性废物的处理方法，通过将放射性废物粉末在喷淋作用下形成溶液，将固体放射性废物转化为液体放射性废物进行处理，大大减小了堆积量，实现了放射性废物的减容化处理。通过对高、中、低浓度分级处理，提高了不同含量的放射性废物的处理针对性，高浓度处理装置的结构保证对放射性核素处理达到排放水平。中、低浓度处理装置则进行结构简化设计，保证对放射性核素处理达到排放水平的同时简化了结构，节约了成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种放射性废物的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、启动进料塔内的喷淋装置，预运行1-2分钟；

S2、将放射性废物粉末通过进料口送入，放射性废物粉末与从喷淋装置喷淋出的弱碱性吸收溶液充分混合，使得放射性废物粉末中的酸性组分与弱碱性吸收溶液反应后被吸收，大部分放射性废物粉末被弱碱性吸收溶液捕集，流入液罐中；未被捕集的少数放射性废物通过螺旋推进器输送进入加热干燥装置；

S3、加热干燥装置对放射性废物进行加热干燥处理，设置温度为200-280℃，加热干燥处理后的放射性废物通过固体残渣出口排出；

S4、放射性及铯、硼元素检测装置对液罐中的溶液进行检测，根据检测结果分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置，达到排放水平之后输出至出水储存装置进行存放；高浓度处理装置用于收集铯浓度较高的且放射性浓度较高的溶液并处理，中浓度处理装置用于收集铯浓度较低的且放射性浓度较高的溶液并处理，低浓度处理装置用于收集放射性浓度较低的溶液并处理。

2.根据权利要求1所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述S4中的根据检测结果分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开闭，使不同铯、硼浓度和放射性浓度的溶液分别进入高浓度处理装置、中浓度处理装置和低浓度处理装置的步骤包括：

当溶液中铯浓度较高且放射性浓度较高时，控制第一电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入高浓度处理装置进行处理；

当溶液中铯浓度较低且放射性浓度较高时，控制第二电磁阀打开，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，溶液通入中浓度处理装置进行处理；

当溶液中放射性浓度较低时，控制第三电磁阀打开，第一电磁阀和第二电磁阀关闭，溶液通入低浓度处理装置进行处理。

3.根据权利要求1所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述S4中溶液在高浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较高且放射性浓度较高的溶液依次通过第一过滤器和铯吸附装置，铯吸附装置是去除溶液中放射性的铯离子，第一过滤器是去除颗粒物防止堵塞铯吸附装置；

经铯吸附装置的溶液通入絮凝注入和离子交换装置，去除溶液中的硼离子，并进一步滤除颗粒物和放射性核素；

经絮凝注入和离子交换装置的溶液通入第一反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。

4.根据权利要求1所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述S4中溶液在中浓度处理装置进行处理的步骤包括：

铯浓度较低的且放射性浓度较高的溶液通入超滤装置，超滤装置是深度去除溶液中的放射性核素和杂质；

经超滤装置后的溶液通入第二反渗透装置，进一步滤除颗粒物和放射性核素以达到排放水平。

5.根据权利要求1-4任一项所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述S4中溶液在低浓度处理装置进行处理的步骤包括：

放射性浓度较低的溶液通入第二过滤器，第二过滤器是滤除溶液中的颗粒物和少量放射性核素；

经第二过滤器后的溶液通入除盐装置，除盐装置是深度去除溶液中放射性核素，以达到排放水平。

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