CN117564034A - 一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，涉及放射性废物处理技术领域，该方法基于一种用于核电设施一回路复杂管线的去污装置，该方法包括：S1、对核电设施一回路复杂管线进行污染对象特征与污染源项分析，根据分析结果选择相应的去污工艺参数和配方；S2、向氧化槽和还原槽中分别加入氧化去污液和还原去污液，设定预热温度进行预热；向超声槽中加入去离子水，设定加热温度进行水浴加热并调节合适的超声波频率；S3、对待去污复杂管线依次进行氧化—超声循环去污工艺和还原—超声循环去污工艺；S4、对设备及循环回路管路进行清洗，清洗废水最终排入核电废水处理系统。本发明提供的方法去污效率高、成本低、二次废物少且易回收处理。

Description

一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法

技术领域

本发明涉及放射性废物处理技术领域，具体涉及一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法。

背景技术

随着我国核电事业的发展，放射性废物的去污处理需求与日俱增。核电反应堆在运行过程中，反应堆堆芯内必然会产生和积累大量的放射性核素，放射性污染随冷却剂沉积在一回路主工艺设备、各类复杂管线等材料的表面，是造成材料性能下降和集体剂量上升的主要原因。因此，为保证核电站零部件的安全运行、防止放射性污染扩散和减少维修人员的受照剂量，在合理可行尽量低的辐射防护原则下，需在核电站运行期间，特别是检修期间，对核电一回路系统的关键设备进行有效去污。

复杂管线作为一回路系统中具有代表性的待去污部件，其结构、尺寸、材质均复杂多变，放射性污染集中于管线内部不易去除，且去污后仍需复用。传统化学去污法、超声法等去污方法，因其工艺和设备的局限性，均难以去除复杂管线内部沉积的氧化物和放射性污染，去污效果不理想。因此，需要研制专用的复杂管线去污装置，并开发适用的去污方法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，该方法具有去污效率高、成本低、二次废物少且易回收处理等特点，具有较强的实践性与应用性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，所述方法基于一种用于核电设施一回路复杂管线的去污装置，所述装置包括用于盛放氧化去污液的氧化槽、用于盛放还原去污液的还原槽和用于超声清洗的超声系统，所述超声系统包括超声槽，所述待去污复杂管线设置在所述超声槽内；所述氧化槽和还原槽上均开设有进液口阀门和出液口阀门，两个所述出液口阀门通过第一内循环管路与待去污复杂管线的进液口连接，两个所述进液口阀门通过第二内循环管路与所述待去污复杂管线的出液口连接；所述第一内循环管路上设有循环泵，用于提供去污液的循环动力；所述氧化槽、还原槽和超声槽的底部内侧均设有加热管；

所述超声系统该包括超声波换能器和超声波发生器，所述超声波换能器设置在所述超声槽的底部外侧；所述超声槽侧壁设置有超声槽排液口阀门，所述超声槽排液口阀门连接所述第一内循环管路的上游；所述第二内循环管路的下游还与核电废水处理接收系统对接；

所述方法包括以下步骤：

S1、在大修期间，利用测量分析仪器对核电设施一回路复杂管线进行污染对象特征与污染源项分析，根据分析结果选择相应的去污工艺参数和配方；

S2、向氧化槽和还原槽中分别加入相应的氧化去污液和还原去污液，设定预热温度对槽内去污液进行预热；向超声槽中加入去离子水，设定加热温度进行水浴加热并调节合适的超声波频率；

S3、对待去污复杂管线依次进行氧化—超声循环去污工艺和还原—超声循环去污工艺，去污过程中的循环废液最终排入核电废水处理系统；

S4、利用超声槽内的去离子水对设备及循环回路管路进行彻底清洗，清洗废水最终排入核电废水处理系统。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S1中所述测量分析仪器包括便携式表面污染测量仪、便携式γ谱仪和便携式γ剂量率仪。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S2中所述氧化去污液采用0.25％高锰酸钾+0.25％氢氧化钠配方，预热温度为40～50℃；所述还原去污液采用0.25％草酸+0.25％柠檬酸配方，预热温度为40～50℃；超声槽水浴加热温度为70～80℃，超声波频率为28～80kHz。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S3具体包括：

S31、开启循环泵及相应阀门，使氧化去污液在氧化槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→氧化槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的氧化—超声循环去污；

S32、启闭相应阀门，使氧化槽内的氧化去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统；

S33、启闭相应阀门，使还原去污液在还原槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→还原槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的还原—超声循环去污；

S34、启闭相应阀门，使还原槽内的还原去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S31和S33中通过循环泵调节回路内循环液体流量，控制循环时间，观测记录回路内液体温度和压力，并对循环过程中的去污液进行化学成分监督分析。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S31中循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、氧化去污液高锰酸钾浓度，并在浓度低于要求时补加高锰酸钾。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S33中循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、还原去污液草酸浓度，并在浓度低于要求时补加草酸。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S32和S34中通过循环泵调节排液流量，并对循环废液进行取样化学分析，分析溶液中剩余高锰酸钾浓度、草酸浓度和放射性活度浓度。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，步骤S4具体为：待还原去污液排液结束后，启闭相应阀门，使超声槽内的去离子水依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统，实现对设备及循环回路管路的漂洗。

进一步，如上所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，待整个氧化/还原—超声多步法循环去污工艺结束后，对复杂管线的污染水平变化进行定期跟踪，记录污染水平上升变化，对数据进行分析整理，为下次去污提供基础。

与现有技术相比，本发明提供的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，具有以下有益效果：

1、本法明有效针对核电设施一回路复杂管线的在役放射性去污，相比传统去污方法带来的人员受照计量高、拆除工作量大，易形成大量的放射性气溶胶扩散等，具有就地去污装配灵活，可变接头适配性高，安全高效作业方便等特点；

2、本发明采用氧化/还原—超声—多步法循环去污工艺，对核电设施一回路复杂管线进行放射性去污，对污染物的清洗作用包括氧化/还原多步法化学溶解、超声空化清洗、循环物理冲刷，结合三者特点，优势明显；

3、本发明采用的多步法化学溶解去污工艺，对核电设施一回路复杂管线进行放射性去污，其氧化去污液和还原去污液可根据污染水平分布、源项核素分析结果、复杂管线材质等，灵活调整配置去污液配方，有效控制腐蚀深度，确保安全情况下完成内表面放射性腐蚀产物的溶解，满足去污后零部件的安全复用，保障核电站安全高效运行；

4、本发明采用的管内循环去污工艺，对核电设施一回路复杂管线进行放射性去污，去污液仅与污染关键的内表面接触，不影响与损伤管件外表面，去污液可循环复用及时补充，提高去污效率减少去污时间，同时产生的二次废液量少，满足核工业废物最小化原则；

5、本发明采用的变频超声去污工艺，对核电设施一回路复杂管线进行放射性去污，超声波空化效应对管内污染物自身具有传统的清洗去污作用，此外超声波空化效应带来的额外能量提升了去污液自身的去污效果，去污液可以对污染物进行更加充分、彻底的作用，且超声水浴用的去离子水最终还可通过循环管路对系统进行彻底的冲洗，高效利用，减少废水，满足核工业废物最小化原则；

6、本发明循环废液、清洗废水符合核电废水接收处理要求，均可通过排液回路直接与核电废水处理系统接收。；

7、本发明各零部件、管路、阀门、仪器仪表均采用耐酸碱腐蚀耐高温的材质，保障装置及去污工艺的安全高效运行；

8、本发明除核电设施一回路复杂管线外，同样可应用于其他类似管路、管道、管件等的普通去污清洗及放射性去污清洗工程。

附图说明

图1为本发明实施方式中提供的一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法流程图；

图2为本发明实施方式中提供的一种用于核电设施一回路复杂管线的去污装置结构示意图；

附图标记：1-氧化槽、2-还原槽、3-进液口阀门、4-出液口阀门、5-第一内循环管路、6-第二内循环管路、7-循环泵、8-温度变送器、9-压力变送器、10-过滤器、11-流量计、12-复杂管线、13-超声槽、14-超声槽排液口阀门。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、采用的技术方案、开发研制的成套装置、及本发明的有益效果更加清楚明白，以下将结合附图，作实施例阐述，对本发明进行进一步清晰完整的详细说明。显然，此处所描述的具体实施例仅仅是本发明专利一部分实施例用以解释本发明，而不是全部的实施例，不限定于本发明。应当理解，基于本发明专利中的实施例，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到的所有其它实施例，均属于本发明专利保护的范围。

以下结合附图详述本发明。

本发明提供一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，该方法基于一种用于核电设施一回路复杂管线的去污装置，如图2所示，该装置包括预热与暂存系统、内循环回路系统、外循环复杂管线系统和超声系统，具体结构如下：

预热与暂存系统：主要包括氧化槽1和还原槽2，分别用于盛放氧化去污液和还原去污液，氧化槽1与还原槽2侧壁均开设有进液口阀门3和出液口阀门4；氧化槽1与还原槽2底部设有加热管，用以对槽内的去污液进行预热及保温。

外循环复杂管线系统：主要包括核电设施一回路结构中的各类待去污复杂管线12，具有进液口和出液口。

内循环回路系统：主要包括第一内循环管路5和第二内循环管路6，第一内循环管路5的上游连接出液口阀门4，下游连接待去污复杂管线12的进液口；第二内循环管路6的上游连接待去污复杂管线12的出液口，下游连接进液口阀门3。

第一内循环管路5上设有循环泵7，用于提供去污液循环动力；第一内循环管路5和第二内循环管路6上均设有压力变送器9和温度变送器8，用于监测进入外循环复杂管线系统前、后的去污液压力和温度情况；第二内循环管路6上还设有过滤器10和流量计11，分别用于过滤回路内清洗出的杂质和监测管路流量情况。

超声系统：提供超声清洗工艺、外循环复杂管线系统工艺定位、水浴加热、去离子水暂存与供给等功能，主要包括超声槽13、超声波换能器和超声波发生器，待去污复杂管线12设置在超声槽13内，超声波换能器设置在超声槽13底部外侧；超声波发生器采用新一代开关电源控制集成电路，具有频率自动跟踪、变频、过载保护等功能。

超声槽13的侧壁设置有超声槽排液口阀门14，超声槽排液口阀门14连接第一内循环管路5的上游，用以形成去离子水冲洗回路；超声槽13底部内侧设有加热管，用以对槽内放置的复杂管线12进行水浴加热及保温。

如此设置，使第一内循环管路5的上游分为三条支路，支路I-1与氧化槽1的出液口阀门4相连，支路I-2与还原槽2的出液口阀门4相连，支路I-3与超声槽排液口阀门14相连；第二内循环管路6的下游分为三条支路，支路II-1与氧化槽1的进液口阀门3相连，支路II-2与还原槽2的进液口阀门3相连，支路II-3为回路总排液段，与核电废水处理系统对接。

基于上述用于核电设施一回路复杂管线的去污装置，本发明提出一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，该方法的核心构思为：

根据核电现场情况建立复杂管线去污装置，在现场合理布置还原槽、氧化槽、超声槽及连接相关循环回路设备，并将内循环回路系统的管路接口与核电设施外循环复杂管线接口相连，形成完整的闭合回路，进行整体的安装调试；根据相应的操作规程依次进行氧化—超声循环去污工艺和还原—超声循环去污工艺；待氧化/还原——超声多步循环去污结束后，利用超声槽内的水浴加热用去离子水对设备及循环回路管路进行彻底清洗，去污过程中的循环废液及清洗废水最终均排入核电废水处理系统接收。图1示出了该方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：

S1、在大修期间，利用测量分析仪器对核电设施一回路复杂管件进行污染对象特征与污染源项分析，根据分析结果选择相应的工艺参数和配方。

采样分析内部污染物成分及污染水平，测量分析带去污管内的污染分布情况，根据复杂管件的污染情况及材质，选择相应的工艺参数和配方。测量分析仪器包括便携式表面污染测量仪、便携式γ谱仪、便携式γ剂量率仪等。

S2、向氧化槽和还原槽中分别加入相应的氧化去污液和还原去污液，设定预热温度，对槽内去污液进行反应预热；向超声槽中加入去离子水，设定加热温度进行水浴加热并调节合适的超声波频率。

在本发明一具体实施例中，氧化去污液采用0.25％高锰酸钾+0.25％氢氧化钠配方，预热温度为40～50℃，还原去污液采用0.25％草酸+0.25％柠檬酸配方，预热温度为40～50℃；超声槽水浴加热温度为70～80℃，超声波频率为28～80kHz。

S3、对待去污复杂管线依次进行氧化—超声循环去污工艺和还原—超声循环去污工艺，去污过程中的循环废液最终排入核电废水处理系统。该步骤具体为：

S31、开启循环泵及相应阀门，使氧化去污液在氧化槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→氧化槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的氧化—超声循环去污。

开启循环泵及相应阀门，使氧化去污液依次流经氧化槽→第一内循环管路→外循环复杂管线→第二内循环管路→氧化槽。通过循环泵调节回路内循环液体流量，控制循环时间，观测记录回路内液体温度和压力，并对循环过程中的去污液进行化学成分监督分析。

在本发明一具体实施例中，循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，氧化—超声循环过程中，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、氧化去污液高锰酸钾浓度，并适时补加高锰酸钾。

S32、启闭相应阀门，使氧化槽内的氧化去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统。

待氧化—超声循环工艺结束后，启闭相应阀门，使氧化槽内的去污液依次流经氧化槽→第一内循环管路→外循环复杂管线→第二内循环管路→核电废水处理系统，通过循环泵调节排液流量，并对氧化循环废液进行取样化学分析。

在本发明一具体实施例中，氧化排液过程中，取样60mL分析溶液剩余高锰酸钾浓度、放射性活度浓度。

S33、启闭相应阀门，使还原去污液在还原槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→还原槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的还原—超声循环去污。

待氧化排液结束后，启闭相应阀门，使还原槽内的去污液依次流经还原槽→第一内循环管路→外循环复杂管线→第二内循环管路→还原槽，通过循环泵调节回路内循环液体流量，控制循环时间，并观测记录回路内液体温度和压力，并对循环过程中的去污液进行化学成分监督分析。

在本发明一具体实施例中，循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，还原—超声循环过程中，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、还原去污液草酸浓度，并适时补加草酸。

S34、启闭相应阀门，使还原槽内的还原去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统。

待还原—超声循环结束后，启闭相应阀门，使还原槽内的去污液依次流经还原槽→第一内循环管路→外循环复杂管线→第二内循环管路→核电废水处理系统，通过循环泵调节排液流量，并对还原循环废液进行取样化学分析。

在本发明一具体实施例中，还原排液过程中，取样60mL分析溶液剩余草酸浓度、放射性活度浓度。

S4、利用超声槽内的去离子水对设备及循环回路管路进行彻底清洗，清洗废水最终排入核电废水处理系统。

待还原排液结束后，启闭相应阀门，使超声槽内的水浴去离子水依次流经超声槽→第一内循环管路→外循环复杂管线→第二内循环管路→核电废水处理系统，通过循环泵调节漂洗流量，并对漂洗水进行取样化学分析。

在本发明一具体实施例中，漂洗过程中，取样60mL分析漂洗水中剩余相关反应物浓度、放射性活度浓度。

待整个氧化/还原—超声多步法循环去污工艺结束后，对复杂管线的污染水平变化进行定期跟踪，记录污染水平上升变化，对数据进行分析整理，为下次去污提供基础。

本发明提供的核电设施一回路复杂管线的去污方法，结合了改进的氧化/还原化学去污法、超声去污法、循环去污法三种去污方法的优点，具有二次废物量少，去污效率高，适配性好等特点，满足去污后复杂管线的安全复用，保障核电站安全高效运行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，所述方法基于一种用于核电设施一回路复杂管线的去污装置，所述装置包括用于盛放氧化去污液的氧化槽(1)、用于盛放还原去污液的还原槽(2)和用于超声清洗的超声系统，所述超声系统包括超声槽(13)，所述待去污复杂管线(12)设置在所述超声槽(13)内；所述氧化槽(1)和还原槽(2)上均开设有进液口阀门(3)和出液口阀门(4)，两个所述出液口阀门(4)通过第一内循环管路(5)与待去污复杂管线(12)的进液口连接，两个所述进液口阀门(3)通过第二内循环管路(6)与所述待去污复杂管线(12)的出液口连接；所述第一内循环管路(5)上设有循环泵(7)，用于提供去污液的循环动力；所述氧化槽(1)、还原槽(2)和超声槽(13)的底部内侧均设有加热管；

所述超声系统还包括超声波换能器和超声波发生器，所述超声波换能器设置在所述超声槽(13)的底部外侧；所述超声槽(13)侧壁设置有超声槽排液口阀门(14)，所述超声槽排液口阀门(14)连接所述第一内循环管路(5)的上游；所述第二内循环管路(6)的下游还与核电废水处理接收系统对接；

所述方法包括以下步骤：

S1、在大修期间，利用测量分析仪器对核电设施一回路复杂管线进行污染对象特征与污染源项分析，根据分析结果选择相应的去污工艺参数和配方；

S2、向氧化槽和还原槽中分别加入相应的氧化去污液和还原去污液，设定预热温度对槽内去污液进行预热；向超声槽中加入去离子水，设定加热温度进行水浴加热并调节合适的超声波频率；

S3、对待去污复杂管线依次进行氧化—超声循环去污工艺和还原—超声循环去污工艺，去污过程中的循环废液最终排入核电废水处理系统；

S4、利用超声槽内的去离子水对设备及循环回路管路进行彻底清洗，清洗废水最终排入核电废水处理系统。

2.根据权利要求1所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S1中所述测量分析仪器包括便携式表面污染测量仪、便携式γ谱仪和便携式γ剂量率仪。

3.根据权利要求1或2所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S2中所述氧化去污液采用0.25％高锰酸钾+0.25％氢氧化钠配方，预热温度为40～50℃；所述还原去污液采用0.25％草酸+0.25％柠檬酸配方，预热温度为40～50℃；超声槽水浴加热温度为70～80℃，超声波频率为28～80kHz。

4.根据权利要求3所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S31、开启循环泵及相应阀门，使氧化去污液在氧化槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→氧化槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的氧化—超声循环去污；

S32、启闭相应阀门，使氧化槽内的氧化去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统；

S33、启闭相应阀门，使还原去污液在还原槽→第一内循环管路→复杂管线→第二内循环管路→还原槽形成的回路内循环，实现对复杂管线的还原—超声循环去污；

S34、启闭相应阀门，使还原槽内的还原去污液依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统。

5.根据权利要求4所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S31和S33中通过循环泵调节回路内循环液体流量，控制循环时间，观测记录回路内液体温度和压力，并对循环过程中的去污液进行化学成分监督分析。

6.根据权利要求4所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S31中循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、氧化去污液高锰酸钾浓度，并在浓度低于要求时补加高锰酸钾。

7.根据权利要求4所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S33中循环泵循环流量为0～100L/h，循环时间设定为4～6h，每2h取样分析去污液的化学成分，分析溶液中放射性活度浓度、还原去污液草酸浓度，并在浓度低于要求时补加草酸。

8.根据权利要求4所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S32和S34中通过循环泵调节排液流量，并对循环废液进行取样化学分析，分析溶液中剩余高锰酸钾浓度、草酸浓度和放射性活度浓度。

9.根据权利要求1所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，步骤S4具体为：待还原去污液排液结束后，启闭相应阀门，使超声槽内的去离子水依次通过第一内循环管路、复杂管线、第二内循环管路，最终排入核电废水处理系统，实现对设备及循环回路管路的漂洗。

10.根据权利要求4-9任一项所述的用于核电设施一回路复杂管线的去污方法，其特征在于，待整个氧化/还原—超声多步法循环去污工艺结束后，对复杂管线的污染水平变化进行定期跟踪，记录污染水平上升变化，对数据进行分析整理，为下次去污提供基础。