CN115798772A - 放射性废液天然蒸发池的退役改造方法 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法。其中，天然蒸发池包括放射性废液层和位于放射性废液层下方的沉积层。该方法包括：将多个预制中空沉管沉入天然蒸发池，以使天然蒸发池被划分为多个作业区；针对每一个作业区，将预制中空沉管中的放射性废液除去，以暴露天然蒸发池的沉积层；在所述预制中空沉管内，对沉积层进行固化处理，以形成废物库，用于存储低水平放射性的废弃物料。本申请的实施例将富含放射性物质的沉积层就地处理，减少了退役过程带来的放射性废料，同时固化处理后的天然蒸发池还可以作为废物库储存低水平的放射性废物以继续使用，实现了天然蒸发池的安全退役。

Description

放射性废液天然蒸发池的退役改造方法

技术领域

本申请的实施例涉及核设施退役领域，特别涉及一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法。

背景技术

在核工业设施运行、去污及退役等过程中，不可避免的产生大量放射性废液，由于放射性废液产生量较大，对周边环境产生较大的影响。核工业建设的早期，针对中、低放射性废液，开发出了蒸发浓缩、化学沉淀、离子交换和天然蒸发池等技术来进行处理。其中，天然蒸发池处理技术是一种利用太阳辐照热量对放射性废液和泥浆中多余水分进行蒸发、去除的方法。由于该方法运行设施简单，无需过多日常维护，且具有净化系数较高、处理量大、节能等优势，因此常用于低放射性废液的处理。但是经过多年的运行，现存天然蒸发池已经达到使用寿命，目前面临着退役的要求，由于天然蒸发池面积较大、池内废物种类、数量繁多，现存在较大的退役难度。

然而，目前针对天然蒸发池的退役主要采取拆除和回填的手段，将天然蒸发池内的放射性泥浆运出、污染层去除，并回填干净土壤，实现天然蒸发池的退役。但该处理过程会产生大量的放射性废料。因此，如何减少处理过程带来的放射性废料以实现天然蒸发池的安全退役是天然蒸发池的退役改造过程中亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法，以减少天然蒸发池退役过程中产生的放射性废料并实现退役后的天然蒸发池的废物利用，进而达到天然蒸发池的安全退役的目的。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法。其中，天然蒸发池包括放射性废液层和位于放射性废液层下方的沉积层，该方法包括：将多个预制中空沉管沉入天然蒸发池，以使天然蒸发池被划分为多个作业区；针对每一个作业区，将预制中空沉管中的放射性废液除去，以暴露天然蒸发池的沉积层；在所述预制中空沉管内，对沉积层进行固化处理，以形成废物库，用于存储低水平放射性的废弃物料。

基于上述技术方案，本申请的实施例将沉管法与天然蒸发池的退役相结合，利用预制中空沉管将天然蒸发池划分为多个作业区，并在作业区内对具有放射性的沉积层固化处理，不仅隔离了沉积层的放射性污染，达到了将富含放射性物质的沉积层就地处理、废物利用的目的，还减少了退役改造处理过程带来的放射性废料，同时固化处理后的天然蒸发池还可以作为废物库储存低水平的放射性废物，使天然蒸发池改造为低水平放射性物质的废物库或者近地表处置场继续使用，实现了天然蒸发池的安全退役。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解。

图1是根据本申请一个实施例的天然蒸发池的结构示意图。

图2是根据本申请一个实施例的放射性废液天然蒸发池的退役改造方法的流程示意图。

图3(a)～图3(c)是本申请实施例的三种预制中空沉管的结构示意图。

图4是根据本申请一个实施例的预制中空沉管置于天然蒸发池内的截面示意图。

图5是根据本申请一个实施例的多个预制中空沉管置于天然蒸发池内的平面俯视示意图。

图6是根据本申请一个实施例的多个预制中空沉管置于天然蒸发池内的截面示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

1、放射性废液层；2、沉积层；3、沙土层；4黏土层；5a、沉管侧壁；6a、支撑板；7b、沉管侧壁；8b、支撑板；9c、沉管侧壁；10c、支撑板；11、地平面；12、水坝；13、预制中空沉管；14、预制中空沉管底部；15、废物储存区；16、固化层；17、支撑板；18、边缘区域。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请作进一步的详细说明。

但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

图1是根据本申请一个实施例的天然蒸发池的结构示意图。如图1所示，天然蒸发池从上至下依次包括放射性废液层1、沉积层2、砂土层3和黏土层4。根据本申请的一些实施例，最上层为放射性废液层1，放射性废液在此处自然蒸发。由于天然蒸发池周边居民少、雨水少、蒸发量大，天然蒸发池的蒸发量远大于降雨量，所以放射性废液层1很容易进行蒸发。放射性废液层1下方为沉积层2，沉积层2由放射性废液中的固态物质沉积形成。沉积层2下方为砂土层3，沉积层2和砂土层3均已受到放射性污染，在蒸发池退役过程中治理不当易产生更多的核废料。最底层为黏土层4，其受到的放射性污染几乎为零。在一些场景中，黏土层4的厚度在10cm左右。

针对如图1所示的天然蒸发池的退役，传统方法一般是将天然蒸发池进行拆除和回填，在退役过程中，需要将池底的淤泥运出以及将放射性污染层去除，会产生大量的放射性废料。对此，本申请的实施例提供了一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法，可以对如图1所示的天然蒸发池进行退役改造，从而减少退役过程中带来的放射性物料。

图2是根据本申请一个实施例的放射性废液天然蒸发池的退役改造方法的流程示意图。如图2所示，放射性废液天然蒸发池的退役改造方法包括操作S110～S130。

在操作S110：将多个预制中空沉管沉入天然蒸发池，以使天然蒸发池被划分为多个作业区。

在操作S120：针对每一个作业区，将预制中空沉管中的放射性废液除去，以暴露天然蒸发池的沉积层。

在操作S130：在预制中空沉管内对沉积层进行固化处理，以形成废物库，用于存储低水平放射性的废弃物料。

针对低水平放射性废液天然蒸发池的退役，如何减少退役过程带来的放射性废料是实现天然蒸发池的安全退役的技术难点，本申请的实施例将沉管技术和核设施退役相结合，将天然蒸发池底的放射性淤泥和沉积层全部就地填埋，节约了退役资金和人工，且产生的废物量少。

本申请的实施例利用多个中空沉管下沉至天然蒸发池内，将天然蒸发池划分为多个工作区，去除每一个工作区内的放射性废液，并对沉积层进行固化处理，从而将各个工作区改造为坑式的废物库，可以用于储存低水平的放射性废物。利用沉管对天然蒸发池进行固化处理，可以提高固化处理的效率。并且，固化后的沉管，隔离了沉积层的放射性污染，实现了将富含放射性物质的沉积层就地处理，进而减少了改造过程中带来的放射性废料，实现了天然蒸发池的安全退役。同时，将天然蒸发池改造为废物库或者近地表处置场来储存或处理低水平的放射性废物，还实现了天然蒸发池的再利用。

根据本申请的一些实施例，将多个预制中空沉管插入天然蒸发池后，预制中空沉管的底部达到黏土层4，从而使得预制中空沉管能够稳定地设置于天然蒸发池内，且使得受到放射性污染的沉积层2和砂土层3均位于预制中空沉管内，以便于对放射性的沉积层2进行固化处理。

进一步地，预制中空沉管的顶部可以与天然蒸发池的地平面处于同一水平面，这样更利于后期形成的废物库后储存更多的核废料，以及后期整体规范化处理。

根据本申请的一些实施例，在除去预制中空沉管中的放射性废液时，可以针对每一个作业区，将预制中空沉管中的放射性废液抽至废液存储区，再将作业区内的残余放射性废液进行蒸发处理，以暴露出天然蒸发池的沉积层2。本申请通过依次对放射性废液进行抽取和蒸发处理，不仅可以高效地除去作业区内的放射性废液，还能够保证放射性废液无残留，避免放射性废液影响后续的固化处理。

根据本申请的实施例，废液储存区可以为密封装置。具体地，废液储存区可以为一个类似三维深沟水笼结构的液压笼，以防止核废液渗入到地下，污染地下水。

进一步地，对作业区内的残余废液进行蒸发处理时，可以利用自然环境下的温度对作业区内的残余放射性废液进行蒸发处理，待残余放射性废液蒸发完成之后，即可暴露出天然蒸发池的沉积层2。本实施例对残余放射性废液进行自然蒸干，有利于节能。

根据本申请的实施例，在对沉积层2进行固化处理时，可以向预制中空沉管内部浇筑混凝土，混凝土干燥后在沉积层2的上方形成固化层，固化层能够与预制中空沉管的侧壁形成用于储存低水平放射性废物的废物库，实现天然蒸发池的改造再利用。

本实施例利用混凝土对具有放射性的沉积层2进行固化处理，可以将具有弥散性的沉积层2转变成物理、化学性能稳定且不易弥散的固态废物层，防止沉积层2中的放射性物质渗出，形成的固化层机械强度高、耐热性好、抗辐照能力强、产品自屏蔽性能良好，并且该固化方法成本低、能耗小、操作方便安全，同时易于实现远距离操作和自动化控制。

根据本申请的实施例，在进行固化处理时，可以先针对一个作业区，在沉积层2上进行固化处理，从而在每一个作业区内，使得预制中空沉管内部的固化层与预制中空沉管的侧壁形成一个废物储存区。再按作业区依次作业，在完成对全部作业区的固化处理之后，即可得到多个废物储存区，以形成废物库。

根据本申请的实施例，由于天然蒸发池普遍同湖泊一样大，占地面积广，多个预制中空沉管的侧壁与固化层形成废物库，实现了蒸发池退役改造后的废物再利用，避免了土地资源浪费。

图3(a)～图3(c)示出了本申请实施例的三种预制中空沉管的结构示意图。

如图3(a)至3(c)所示，本实施例中的预制中空沉管为两端均开口的方形管，多个方形管沉入天然蒸发池后，能够使得相邻方形管之间不存在间隙，从而最大程度地铺满天然蒸发池，将其划分为较多的工作区进行固化处理，从而最大化利用天然蒸发池。

根据本申请的一些实施例，预制中空沉管内表面连接有支撑板，支撑板垂直于预制中空沉管的内表面，并且支撑板的尺寸小于预制中空沉管的尺寸，从而在预制中空沉管内部支撑板的位置处形成通道，便于后续向支撑板的下方浇筑混凝土，以对沉积层2进行固化处理。可选的，支撑板可以为一个或多个。多个支撑板可以对称地连接于预制中空沉管的内表面。

图3(a)是根据本申请实施例的其中一种预制中空沉管的结构示意图。如图3(a)所示，预制中空沉管包括沉管侧壁5a和支撑板6a，支撑板6a为4个相同尺寸的正方形，其对称设置于正方形的沉管侧壁5a内表面的四角，在该高度处形成了十字状的通孔，便于浇筑混凝土。

图3(b)是根据本申请实施例的其中一种预制中空沉管的结构示意图。如图3(b)所示，预制中空沉管包括沉管侧壁7b和支撑板8b，支撑板8b为4个相同尺寸的等腰三角形，其对称设置于正方形沉管侧壁8b内表面的四角，在该高度处形成了正方形的通孔，便于浇筑混凝土。

图3(c)是根据本申请实施例的其中一种预制中空沉管的结构示意图。如图3(c)所示，预制中空沉管包括沉管侧壁9c和支撑板10c，支撑板10c为4个相同尺寸的长方形，其对称设置于正方形沉管侧壁9c内表面的四边，在该高度处形成了不规则对称图形的通孔，便于浇筑混凝土。

根据本申请的实施例，预制中空沉管不限于上述形状，包括一切利于稳固铺满蒸发池的对称形状，例如，等边三角形、长方形等。支撑板也不限于上述形状、数量和设置位置，包括一切对称设置并可以起到支撑作用的支撑板设置，例如，支撑板为2个相同尺寸的长方形，其对称设置于正方形沉管侧壁的两边，在该高度处形成长方形的通孔。

根据本申请的实施例，预制中空沉管和支撑板可以为混凝土材质，从而在后续浇筑混凝土后，可以与混凝土形成一体结构的固化层，并起到屏蔽核辐射的作用。其中，混凝土可以为含有重晶石的防辐射水泥，能够起到屏蔽核污染辐射的作用。

根据本申请的一些实施例，可以根据天然蒸发池的尺寸，来制备预定尺寸的预制中空沉管。具体地，预制中空沉管的壁厚可以根据天然蒸发池中沉积层2和砂土层3的放射性决定，以便阻隔核污染的辐射。支撑板的设置高度由天然蒸发池内的沉积层2、砂土层3和黏土层4的总高度决定，以便在后续浇筑混凝土过程中起到支撑作用。

进一步地，预制中空沉管可以由多个中空管组装形成。具体地，可以根据天然蒸发池的尺寸制备预定尺寸的多个中空管，再将多个中空管进行分段组装，得到预制中空沉管。其中，支撑板可以一体形成在其中一个中空管的内表面；或者，也可以在组装时将支撑板连接在其中一个中空管内。根据本申请的实施例，可以利用陆上组装平台将多个中空管和支撑板进行分段组装，得到预制中空沉管，拼接组装好的预制中空沉管即可沉入天然蒸发池内。

图4是根据本申请一个实施例的单个预制中空沉管置于天然蒸发池内的截面示意图。如图4所示，天然蒸发池的地平面11上设置有水坝12。天然蒸发池的水平面低于地表平面11和水坝12，并距离水坝12的设置位置有一定的距离。预制中空沉管13置于天然蒸发池内后，其顶部与天然蒸发池的地平面11处于同一水平面，预制中空沉管13垂直穿过天然蒸发池的放射性废液层1、沉积层2和沙土层3，预制中空沉管的底部14插入黏土层4中。其中，支撑板17位于沉积层2的上方，即支撑板17的高度高于沉积层2的上表面。

根据本申请的实施例，在对天然蒸发池进行退役改造时，针对每一个预制中空沉管，可以利用吊装装置将预制中空沉管的底部14插入天然蒸发池的黏土层4。此外，支撑板17的下表面与天然蒸发池的沉积层2的上表面之间的距离可以为1～3cm。

根据本申请的实施例，支撑板17可以依据沉积层2上表面所在高度进行设置，以便更好的起到支撑作用。预制中空沉管的底部14插入天然蒸发池的黏土层4，有利于预制中空沉管稳定固定于蒸发池内。

根据本申请的实施例，预制中空沉管的底部14呈楔形，且楔形段部分完全进入黏土层4中。本申请的实施例将预制中空沉管的底部设置为楔形，减少了预制中空沉管底部14与放射性废液、沉积层2、砂土层3、黏土层4之间的阻力，使其更容易进入黏土层4。

根据本申请的实施例，在操作S110中，可以将预制中空沉管插入天然蒸发池，使支撑板17位于沉积层2的上方。在操作S120中，以支撑板17为支撑面，向预制中空沉管的内部浇筑混凝土，干燥后形成固化层。其中，固化层与预制中空沉管的侧壁形成废物库。

本实施例以支撑板17为支撑面，可以为浇筑的混凝土提供依附支点，更利于混凝土固化形成固化层，避免浇筑的混凝土由于沉积层2松软，浇筑后与沉积层2混合，使得浇筑的液态混凝土下渗，致使固化时间长，增大浇筑的混凝土需求量。固化后的沉管，隔离了沉积层2的放射性污染，实现了将富含放射性物质的沉积层2就地处理，与传统自然蒸发池退役的方法(拆除和回填)相比，减少了工程量以及施工过程中带来的核废料。

图5是根据本申请一个实施例的多个预制中空沉管置于天然蒸发池内平面俯视示意图。如图5所示，完成多个工作区的固化处理后得到废物库，废物库由多个废物储存区15组成，其中，废物储存区15的排布方式可以为，废物储存区15的沉管侧壁5a的外表面紧密贴靠，依次排布，形成n×n的对称式方阵的废料库，进而达到布满天然蒸发池的目的，以实现废物利用的最大化。

此外，废物储存区15的排布数量不限于此，包括任何可以将蒸发池紧密布满的数量，例如，n×m个，具体数量可以为9、16、32、36等。废物储存区15形成的废物库的形状也不限于此，包括任何适合布满天然蒸发池的形状，例如，长方形等。其中，废物储存区15可以包括沉管侧壁5a和以支撑板6a为支撑面向预制中空沉管的内部浇筑混凝土形成的固化层。

如图6所示，根据本申请的实施例，支撑板17与预制中空沉管的内部浇筑的混凝土形成一体结构的固化层16，有利于提高固化层16的结构强度。根据本申请的实施例，混凝土浇筑至高于支撑板17的上表面的高度处，从而使得形成的废物库的底面为平面，同时满足屏蔽核辐射的要求。

具体地，固化层16的厚度大于支撑板17的厚度。根据本申请的实施例，固化层16的厚度可以大于50cm，能够使固化层达到屏蔽核污染辐射的目的。

需要说明的是，当需要改造的天然蒸发池的内侧面不呈直立状，而呈斜坡状，以使得天然蒸发池呈梯形体。如图4和图6所示，由于预制中空沉管呈直立状且垂直进入天然蒸发池，无法覆盖到天然蒸发池斜坡处的边缘区域18，因此，对于天然蒸发池的边缘区域18还要设计进一步的处理方法。

根据本申请的实施例，对于天然蒸发池的边缘区域18，待完成对全部作业区的固化处理之后，将天然蒸发池的边缘区域18的放射性废液除去，以暴露边缘区域18的沉积层2。然后，直接对边缘区域18的沉积层2进行固化处理。

对天然池的边缘处理，更利于将所有核污染区域都包含在处理范围之内，使得核污染的组分在天然蒸发池退役过程中处理的更彻底，避免了处理过程中核污染的遗漏以及天然蒸发池退役后被核污染的辐射。

图6是根据本申请一个实施例的多个预制中空沉管置于天然蒸发池内的截面示意图。如图6所示，将3×3个废物储存区15对称依次紧密排布形成废物库。废物储存区15是由预制中空沉管13的侧壁和固化层16组成，呈直筒状。其中，固化层16是以支撑板17为支撑面向预制中空沉管13的内部浇筑混凝土形成的。

如图6所示，天然蒸发池呈梯形体，其内侧面不呈直立垂直状，而呈斜坡状。由于预制中空沉管呈直立状且垂直进入蒸发池，无法覆盖到天然蒸发池的斜坡边缘区域，对于天然蒸发池的边缘区域18还要设计进一步的处理方法。待完成对全部作业区的固化处理之后，将天然蒸发池的边缘区域18的放射性废液抽至废液存储区，以暴露边缘区域的沉积层2，向天然蒸发池的边缘区域18浇筑混凝土，对边缘区域18的沉积层2进行固化处理，形成固化层16。需要说明的是，对于天然蒸发池的边缘区域18浇筑混凝土，不需要支撑板17支撑是因为待改造的天然蒸发池内侧面呈斜坡状，该斜坡存在一定的倾斜角度可以为混凝土的浇筑提供支撑作用。

天然蒸发池的设施周边地区水文地质、气象方面具有天然有利条件，即周边居民少、雨水少、蒸发量大，池底存在天然黏土层，本申请的实施例将沉管技术应用于天然蒸发池的退役，将其改造为废物库，改造后的坑式废物库可继续作为低水平放射性处置废物库或近地表处置场继续使用，实现了天然蒸发池的再利用。并且，将池底淤泥、沉积层全部原地就地固化，可节约退役资金和人工，且产生的废物量少，工程量小。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种放射性废液天然蒸发池的退役改造方法，其中，所述天然蒸发池包括放射性废液层和位于所述放射性废液层下方的沉积层，所述方法包括：

将多个预制中空沉管沉入所述天然蒸发池，以使所述天然蒸发池被划分为多个作业区；

针对每一个作业区，将所述预制中空沉管中的放射性废液除去，以暴露所述沉积层；

在所述预制中空沉管内，对所述沉积层进行固化处理，以形成废物库。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天然蒸发池还包括位于所述沉积层下方的黏土层；

将多个所述预制中空沉管插入所述天然蒸发池后，所述预制中空沉管的底部达到所述黏土层。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预制中空沉管的顶部与所述天然蒸发池的地平面处于同一水平面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述针对每一个作业区，将所述预制中空沉管中的放射性废液抽除去，以暴露所述沉积层，包括：

针对每一个作业区，将所述预制中空沉管中的放射性废液抽取至废液存储区进行储存；

将所述作业区内的残余放射性废液进行蒸发处理，以暴露所述天然蒸发池的沉积层。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述沉积层进行固化处理，包括：

向所述预制中空沉管的内部浇筑混凝土，所述混凝土干燥后在所述沉积层上形成固化层，所述固化层与所述预制中空沉管的侧壁形成所述废物库。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述固化层与所述预制中空沉管的侧壁形成所述废物库，包括：

在每一个所述作业区内，所述固化层与所述预制中空沉管的侧壁形成一个废物储存区；

按作业区依次作业，在完成对全部作业区进行固化处理之后，得到多个所述废物储存区，以形成所述废物库。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预制中空沉管的内表面连接有支撑板，所述支撑板的尺寸小于所述预制中空沉管的尺寸；所述方法还包括：

将所述预制中空沉管插入所述天然蒸发池，使所述支撑板位于所述沉积层的上方；

以所述支撑板为支撑面，向所述预制中空沉管的内部浇筑混凝土，干燥后形成固化层。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述混凝土浇筑至高于所述支撑板的上表面的高度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

对于所述天然蒸发池的边缘区域，待完成对全部作业区的固化处理之后，将所述天然蒸发池的边缘区域的放射性废液除去，以暴露所述边缘区域的沉积层；

对所述边缘区域的沉积层进行固化处理。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

根据所述天然蒸发池的尺寸，制备预定尺寸的所述预制中空沉管。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，还包括：

根据所述天然蒸发池的尺寸，制备预定尺寸的多个中空管；

将多个所述中空管进行分段组装，得到所述预制中空沉管。

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