放射性废液中Ag含量高问题处理
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摘 要 本文讲述了某核电厂废液处理系统在实际运行中遇到的问题，针对放射性废液处理系统运行期间出现的废液放射性含量高问题进行分析，找出根本原因并给出处理措施，为运行电厂和在建电厂提供经验，最终达到“节能减排”的目的。
关键词 110mAg;树脂;放射性;放射性活度
中图分类号： X703 文献标识码： A
0 前言 放射性废液处理系统处理后的废液放射性活度的最小化是核电厂三废运行目标，同时又减少废固的产生量，这些数值都关系到环境安全与核电厂的经济效益。以某核电厂为例，介绍排放废液中110Ag含量高问题以及改进措施，从而积累运行经验，确保系统运行可靠，提高公众的信任度，增加电厂的经济效益。
1 110mAg简介
天然银由稳定的107Ag和109Ag组成，其中109Ag占49%。在核电厂一回路中，109Ag在中子照射下，生成110mAg，其活化反应式为：
109Ag（n，γ）→110mAg
110mAg的半衰期为249.78天。
2 废液处理后放射性含量高问题
在向环境排放的废液中，110mAg主要来自一回路的泄漏水、硼回收系统主动排氚水、设备检修疏水以及放射性除盐床树脂冲洗水等。图1是某核电厂向环境排放废液中所监测110mAg的放射性比活度及其占电厂液态流出物除氚外核素放射性的比例。
图1 液态流出物中110mAg的含量和放射性比例
由于压力容器O型密封环及部分垫片含Ag，在高温状态下，部分Ag进入一回路冷却剂系统，主回路中的Ag最高可达70～80MBq/m3。
在一般情况下，110mAg以胶体态存在，仅仅通过普通树脂无法将其取出，110mAg仍然遗留在处理后的水中，这将导致经过除盐处理后的废液放射性仍然较高。
3 处理110mAg方案的分析
3.1 源头上消除Ag
反应堆本体密封面设计为含有Ag的密封面，无法更换成其他材质密封面，因此导致部分Ag在高温环境下被氧化，从而进入一回路，因此无法从源头上进行消除，我们只能寻求其他方法进行消除110mAg。
3.2 放射性110mAg运行过程中消除
一回路冷却剂正常运行期间通过化学容积控制系统进行净化，因此可以考虑通过化学容积控制系统的除盐床进行净化，化学容积控制系统现有的过滤器和除盐床对110mAg净化能力较差，将除盐单元中的过滤器滤芯更换成较细的滤芯，提高对悬浮物和细小颗粒的过滤效果，降低110mAg进入除盐床中的数量，通过更换新型去污因子高的树脂，提高110mAg的处理能力，需要试验进行验证。
3.3 放射性110mAg的后续处理
废液处理系统有蒸发单元和除盐单元，过蒸发单元进行处理量为3.5t/h，除盐单元处理能力为10t/h。蒸发单元处理主要处理高放射性和含盐量较高的废液，如果所有放射性110mAg通过蒸发单元进行处理，将大大增加蒸发单元的负荷，无法完全处理所有放射性110mAg;除盐单元主要处理高放射性且含盐量较低废液，可以通过更换新型去污因子高的树脂降低流出物的放射性比活度，但是更换后的树脂交换容量将降低，导致产生的固体废物增多。
综上所述，前期控制无效，后端控制将导致固体废物量增加，因此更换化学容积控制系统过滤器滤芯和除盐床树脂是最为合理的方式。
4 改进措施
4.1 减小除盐床前后过滤器孔径
根据110mAg的特性，其在电厂运行产生的废液中主要以胶体态存在，胶体的颗粒直径在10-6～10-4mm之间。电厂放射性除盐床的上游过滤器的过滤直径为5μm，下游为25μm，因此，过滤器无法滞留110mAg胶体。根据法国电力公司的运行经验，如果过滤器的过滤直径小于0.1μm，则对110mAg的去除效率可接近100%。
減小化学容积控制系统除盐床上游过滤器的过滤直径是解决110mAg问题的方法之一。但是，如将除盐床上游过滤器过滤直径直接改成0.1μm，滤芯节流的异物较多，在正常运行中易堵塞会影响系统运行，因此仅仅将滤芯由原来的5μm改为1μm。
4.2 更换化学容积控制的新型树脂
通过调研，市场上有新型树脂，可以有效地去除水中110mAg的化合物，某公司新型核级树脂（树脂型号：IRN9766）是针对以胶体形态存在于水中的110mAg化合物而设计的大孔型阴树脂，树脂内部具有三维空间立体孔结构。工艺上为筛选出的优质制造单体构造合适的孔结构和孔径，使树脂具备吸附和交换功能，其阴树脂具有比表面积大、交换速度快、抗污染能力强、吸附容量大的特点。
为进一步验证不同树脂对去除110mAg的效果，在实验室进行了 IRN77、IRN9882和IRN9766三种树脂去除110mAg的效率比对实验。试验结果见表1。
表1 树脂去除110mAg的对比
根据试验数据，得出以下结论：
（1）IRN77强酸阳树脂对110mAg核素的去除效率很低（40%左右）。
（2）IRN9882混床大孔树脂对110mAg核素的去除率较高（99%以上）。
（3）IRN77强酸阳树脂+IRN9766强碱阴树脂对110mAg的去除率较高（99%以上）。
凝胶型树脂对110mAg去污因子低，抗污染能力差，因此在试验中对110mAg的去除率较低，混床打孔树脂虽然对110mAg的去除率较高，但是树脂交换容量较低，如果长时间使用将无法满足使用要求，因此采用IRN77强酸阳树脂+IRN9766强碱阴树脂是最为合适的方式。
5 总结
经过实验室的对比试验，通过更换更小的过滤器滤芯和新型树脂，可以有效地降低废液中的110mAg含量，某核电厂通过将树脂床入口滤网更换为1μm，树脂采用IRN77强酸阳树脂+IRN9766强碱阴树脂，机组启动后，化学容积控制系统除盐单元运行稳定，一回路产生的放射污水中110mAg的含量大大降低，同时放射性污水的放射性也大大降低，减少对环境的影响，同时提高电厂三废管理水平，达到“节能减排”的目的。
参考文献
[1]陈济东.大亚湾核电站系统及运行.北京：原子能出版社，1994.
[2]罗上庚.放射性废物处理与处置，中国环境科学出版社，2007.
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