高放废液贮存的安全保障

李克平

(中核四川环保工程有限责任公司，四川成都610006)

高放废液贮存的安全保障

李克平

(中核四川环保工程有限责任公司，四川成都610006)

后处理厂高放废液贮存安全管理至关重要。为保证高放废液贮存安全，需要严格控制工艺参数，采取相应的安全控制技术措施和管理措施。在工艺方面，需要严格控制液温、液位、氢气浓度和罐内负压等工艺参数；安全控制技术措施主要包括防止氢气燃爆，废液沉积，废液泄漏，贮罐腐蚀检测和辐射安全；安全管理措施主要包括核安全文化培养，建立经验反馈制度、巡回检查和现场测量制度，做好应急准备和加强辐射防护与监测等。

高放废液；贮存安全；泄漏；氢气燃爆；辐射安全

放射性废物安全管理始终是我国核工业的重要工作之一，尤其是高放废液贮存安全管理问题更是重中之重。高放废液贮存安全风险主要是废液泄漏和氢气燃爆。某核基地后处理厂产生的高放废液贮存在不锈钢和其他耐腐蚀合金材料贮罐中，贮罐设计寿命为15～20年。由于高放废液是一种特殊的放射性废物，具有放射性强、毒性大、半衰期长、发热率高、腐蚀性强等特性，所以对高放废液贮存有着严苛的要求，贮存过程中就必须尽早考虑后路，我国高放废液主要是进行玻璃固化处理，目前处理废液的玻璃固化厂房正在建造过程中，全部处理贮存的高放废液还需几年时间。因此，在高放废液玻璃固化工程设计、建设和固化处理期间高放废液的贮存安全依然是需要高度关注的问题。

1 工艺控制

高放废液的工艺控制在其贮存过程中至关重要，对高放废液贮存中的参数控制影响废液的安全性，并对监测参数进行在线检测，确保废液运行参数的真实性，根据运行的工艺参数分析高放废液贮存状况。高放废液控制主要工艺参数包括液温、负压、氢浓度、液位等。

1.1 液温控制

高放废液贮存过程中，裂片元素衰变放出的能量被废液吸收产生“自热现象”，从而使废液温度升高，若不及时移去，随着热量的积累，可能引起废液沸腾，从而增加排气比活度，并对贮罐整体性造成不良影响。为保证贮罐的安全，需在贮罐内设置多组冷却水蛇管对高放废液进行冷却。一般情况下，冷却水蛇管应设有1∶1备用组数，一组运行，一组备用。根据罐内温度和环境温度情况调节冷却水流量，控制罐内废液温度不超过45±5℃。

1.2 负压控制

高放废液贮存厂房布置应按照高水平放射性废液贮存厂房规定，参照辐射分区原则将厂房分为四区：白区、绿区、橙区和红区，一定要严格执行放射性区域控制，确保辐射安全。

为防止贮罐内气体扩散进入大气，造成气溶胶扩散，污染环境，要求贮罐内应长期保持负压状态，必须保证贮罐内负压高于管沟和设备室负压。气流方向应为白区→绿区→橙区→红区，绝不允许倒流。

厂房内设置进风机、排风机、尾气系统进化装置对贮罐负压、设备室负压进行控制，由监测系统进行参数监控，一旦发现负压过低或过高，应及时调节贮罐的负压控制阀进行调节，保证贮罐负压在允许控制范围内。

1.3 氢浓度控制

高放废液在贮存过程中辐射产生氢气积累，在一定条件下可能超过爆炸极限，在工艺上采用补充空气稀释法，通过置换贮罐内气体以降低贮罐氢浓度。设计通过贮罐内补充空气而将贮罐内的氢气浓度控制在一定范围内，带走部分废液衰变释热量。补充空气由高放废液室内工艺管沟经进气过滤器引入贮罐内，万一贮罐内出现正压，贮罐内的气体通过该过滤器过滤后排入其工艺管沟。

每个贮罐内设有在线氢浓度监测仪，连续监测贮罐内氢气浓度。操作人员可以根据监测的氢气含量来调节贮罐的换气速率及调节排气系统，以动态改变贮罐内氢气含量，使其含量控制在工艺设计范围内，以确保废液安全贮存。

1.4 液位控制

贮罐内废液是贮罐是否正常运行的重要控制参数之一，贮罐液位突然上升和下降时，必须查明原因，是否冷却水管与罐体泄漏或监测仪表出现故障。为实时监控贮罐废液液位，每个废液贮罐分别安装不同工作原理的两种液位监测仪互为参考，一旦出现相同趋势的波动，即可按异常现象处理。

2 安全控制措施

2.1 防止氢气燃爆

据计算若贮罐稀释空气停止十几小时，贮罐内氢气可达爆炸极限，这对贮罐的完整性是一个潜在威胁，因此设计上采取下列措施：

• 厂房设有两路电源，互为备用，保障厂房不会出现停电所带来的危害；

• 厂房内设有备用空压机，能在停电后备用，继续向贮罐供应稀释空气；

• 在贮罐和贮罐设备室无火种，这是消除氢气燃爆的另一个必要条件。

2.2 废液沉积

由于高放废液产生的特殊性，其内含有的悬浮物质有可能在罐底或冷却水管的表面沉积，从而引起局部过热和局部腐蚀，为防止这种现象发生，采用空气升液循环器进行搅拌。启动空气升液器，注入压缩空气后，使整个贮罐的高放废液均匀地形成干个强制的上下循环流，这样就可达到搅拌目的。

2.3 废液泄漏

贮罐泄漏主要是指高放废液贮罐由于腐蚀产生缝隙造成的泄露，一旦发生泄漏事故，要对泄漏点处的辐射水平及气溶胶进行测量，同时分析核素组成及估算泄漏量，确定事故影响范围及周围环境污染程度，估算工作人员及附近居民所受的剂量当量。确保贮罐废液安全贮存的预防措施有：

• 选择耐腐蚀的钢材，并使用足够腐蚀裕量的板材；

• 加工、焊制、焊缝检查，尽量减少焊缝，避免角型焊缝，消除应力，降低应力腐蚀概率；

• 贮罐进行渗漏检验；

• 贮罐废液液位进行双重(控制表盘和PLC系统)监测；

• 建立多重有效的探漏监测装置；

• 设有应急备用贮罐和倒罐装置。

2.4 贮罐腐蚀检测

在贮罐内设置母材和几种类型的焊缝试样挂片，挂片悬挂于废液中，共两组，在贮罐在役期间可在一定时间点对挂片进行检查，挂片试样由专用屏蔽小车移取后，放入试样盒中，送去分析检测，这是贮罐材质和焊缝实现在役检查的主要手段，也是对贮罐进行安全评价的重要依据。

2.5 应急转运装置

高放废液贮存厂房设置有转运装置蒸汽喷射泵和高放扬液器，配有应急备用贮罐，一旦发生泄漏事故，就可以立即启动应急响应。根据核设施应急预案，高放废液贮存厂房发生极为严重的核事故景象为“冷却蛇管泄漏”和“贮罐泄漏”两项。一旦发生上述两类核事故，在冷却水放射性超限和设备室气溶胶污染严重情况下，需要开展厂房应急工作，对发生事故的贮罐利用转运设备将高放废液倒入应急备用贮罐。

2.6 辐射安全

对高放废液贮罐厂房区域进行辐射监测，设置固定的辐射监测仪，当辐射监测水平超过限制时，自动发出报警信号；设置放射性气溶胶取样装置，定期对工作场所空气的放射性气溶胶浓度进行测量；配备必要的辐射监测仪表，对表面污染及工作人员所受剂量当量进行监测。

2.7 临界安全

采用罐内废液搅拌与补充进气的浓度控制方法，使废液或残留有机相中239Pu的浓度在任何条件下都低于极限值，以杜绝贮罐废液发生临界事故的可能。

3 管理措施

3.1 坚持核安全文化培养

提高单位员工核安全文化素养。制定和执行安全重要性和个人行为需要的员工培训大纲，坚持核安全文化培养和检查，使“安全第一、质量第一”的理念植入人心，不断提高企业安全业绩。

3.2 控制废物产生量

按照放射性废物管理基本原则，采取合理的、先进的处理工艺，产生的废物进行分类收集，减少放射性废物产生量，保证废液贮存系统安全，避免事故的发生，这是废液贮存管理的根本方法。

3.3 建立经验反馈制

避免放射性扩散和蔓延，建立各类管理程序、系统，确立管理方法。严格收集和控制数据，建立调查、分析、反馈体系，对已出现或产生的情况，定期开展经验反馈交流，找出事故最佳解决方法，确保高放废液贮存安全。

3.4 应急计划

为确保高放废液事故应急系统的正常运行，坚持事故隐患排查工作，制定事故应急预案，做好事故应急准备，建立事故状态下的补救措施。

3.5 设置巡回检查和现场测量制

定期对现场进行检查巡视，记录现场运行状况与仪表监测情况进行比对，确保工艺参数的真实性。全面监控控制区域气溶胶浓度水平，主要可作剂量率测量和污染测量，用测量仪器现场检查；对贮罐区域进行取样分析，例如气溶胶浓度、废液等；进行工况安全分析估计，以便控制放射性污染、扩散。

3.6 严格执行辐射防护及监测

高放废液贮存厂房区域建立防护体系，缩小管理过程中使环境、操作人员造成污染的可能。定期进行地下水监测，进行地层土壤源项分析；管沟进行监测，查看管沟是否进水，内置管线是否损坏；夹层进行监测，通过信号和取样检查，查看设备是否进水；设备室进行监测，确保设备的安全性。

3.7 建立工艺和管理规范

根据工艺运行情况，借鉴国内外先进运行经验建立起标准工艺规范：工艺参数、监测、取样分析、系统设备仪表维护检修、环境监测、接收及转送、辐射安全等规范，形成一套完善的运行体系，满足高放废液安全贮存要求。

3.8 建立文件化数据库

高放废液安全管理关系到公众和环境，可能会影响多代人的健康，对其贮存管理必须文件标准化，需长期妥善保存，方便查阅。收集和研究运行和事故文件、科研分析报告、取样分析记录等技术资料，可提供高放废液贮存的保障依据，也是促使高放废液管理走向规范化、标准化、安全化的重要措施，对保证国家核设施安全十分重要。

4 结束语

后处理厂高放废液贮存安全至关重要，通过严格控制贮存设施的设计和建造质量，在运行期间严格控制工艺参数，严格执行安全控制技术措施和安全管理措施，高放废液贮存安全可以得到充分保障，我国高放废液安全贮存的历史经验对以后商业后处理厂开展类似工作具有重要借鉴意义。

Safety Guaranteeing for Storage of High level Liquid Wastes

LI Ke-ping

(Sichuan Environmental Protection Engineering Co.，Ltd，CNNC，Chengdu of Sichuan Prov.610006 )

Safe storage of high-level radioactive waste in reprocessing plant is an important task.To ensure safe storage of high-level radioactive waste，it is crucial to rigorously control process parameters and take technological and managerial measures.Process parameters such as temperature and level of liquid waste，hydrogen concentration and in-tank negative pressure should be strictly monitored and controlled.Technological measures for ensuring safety include prevention of hydrogen explosion，waste deposits and tank leakage，monitoring of tank corrosion and radiation protection.Managerial measures for ensuring safety mainly consist of fostering nuclear safety culture，putting in place operational experience feedback mechanism and walkdown inspection and insitu measurement scheme，making preparation for emergencies，and enhancing radiation protection and monitoring.

High-level radioactive waste; Safe storage；leakage; Hydrogen explosion; Radiation safety

2016-12-10

李克平(1967—)，男，退役治理管理专家，高级工程师，现任中核四川环保有限责任公司党委书记，现主要从事退役治理管理、行政管理和人力资源管理等方面工作

TL24

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0258-0918(2017)01-0001-04