中国辐射防护研究院放射性湿废物微波桶内干燥技术实现首次应用

中国辐射防护研究院三废治理研究所成功中标秦山核电有限公司和核电秦山联营有限公司“秦山核电2023-2024年度泥浆、浓缩废液微波干燥处理”项目,这是放射性湿废物微波桶内干燥技术在核电厂的首次应用,对提升我国放射性废物综合治理能力和推进放射性废物最小化具有重要意义。

电力浓缩液桶内干燥工艺及系统研究

针对电力行业浓缩液和渗滤液难处理问题,自行研制了多用型浓缩液桶内干燥系统。该系统可用于核电站放射性化学废液、核电站浓缩液、核电站产生的蒸残液、火电站脱硫废水零排放等使用反渗透膜产生的浓缩液、垃圾发电厂的垃圾渗滤液等浓缩液。将电力行业废水处理系统所产生的浓缩液通过红外线加热的方式进行蒸发和浓缩,使其水分含量降低,达到减少体积和质量的目的,降低处理成本和处置难度。该系统的各项指标相比传统处理方式经济优势明显,且满足电力行业标准化的作业要求。

放射性废物桶内干燥整备研究进展

桶内干燥具有很高的减容比,已经逐渐被国外核电站用来处理放射性废液,为我国核电废物贮存和处理提供了一条新的途径。详细介绍了电加热、热风加热和微波加热3种桶内干燥装置的研究应用实例,主要内容包括干燥装置的过程控制、干燥产量(蒸发速率和进料速率)、干燥产物的含水率和减容比。通过分析对比得出,电加热和热空气加热型装置投入产出高,但仅适合流动和传热好的废物整备;微波加热型装置前期投入大,适用却更广,尤其适合底泥等一类含有有机物质的废物。

微波桶内干燥装置结构初步模拟分析

为探究微波桶内干燥装置结构设计,以HFSS为软件模拟平台,对比12 L规模桶内干燥装置的模拟结果与试验结果,以此为依据推至200 L规模桶内干燥装置。结果表明,入口长边在桶盖上沿径向布置比短边沿径向布置得到的电场强度均匀性要好,建议采用入口长边沿桶盖径向的布置方式;微波入口与物料表面距离可调,即微波桶内干燥装置顶盖与盛装桶之间的连接方式应设计为可调节结构。

核电站浓缩液桶内干燥装置的研制及可行性验证

对核电站浓缩液的减容处理是放射性废物最小化内容之一。自行开发了桶内干燥工艺流程以及研制干燥装置,并进行了单机、单元和全流程调试。在此基础上进行了冷试验。结果表明,该装置运行平稳,安全;干燥浓缩液的减容比为4,干燥产物含水率为15%左右。说明该装置用于核电站浓缩液的桶内干燥是可行的。

模拟浓缩液桶内干燥200L规模全流程试验研究

利用自行研制的浓缩液桶内干燥装置进行了含硼44 000 ppm和30 000 ppm的模拟浓缩液桶内干燥试验研究。考察了水分蒸发速率、干燥产物含水率和性状、减容比以及去污能力。结果表明:在较高加热温度条件下,干燥过程平均水分蒸发速率可以达到6.0 kg/h,干燥产物含水率≯15%,整体减容比达到了4.0~6.0;但是去污能力较差,干燥过程产生的冷凝水不能直接排放,需要增加处理设备进行处理或返回蒸发器二次浓缩。

微波桶内干燥模拟含硼废液可行性研究

目前核电站普遍采用的水泥固化处理废液增容大,为了实现废物最小化,开展了微波桶内干燥处理模拟含硼废液可行性研究。采用微波炉对模拟含硼废液干燥特性探索性试验研究,结果表明:桶内干燥产物含水率受模拟含硼废物的厚度影响,桶内干燥工艺需要合理控制模拟含硼废物添加量。12升微波桶内干燥试验预试验结果表明:不锈钢桶壁和桶底干燥产物含水率偏高,建议添加相应的保温或辅助加热措施。综合考虑,合理控制微波干燥条件,模拟含硼废液干燥产物的含水率可降至10wt%(不含游离水)以下,减容系数可达到5。试验表明,微波桶内干燥处理放射性废液是可行的。

放射性废树脂微波桶内干燥控制方式研究

用微波作为热源,在桶内干燥核电厂产生的废树脂。通过对脉冲式和旋转式两种控制方式在12L规模和200L规模台架中的实验研究可知,两种控制方式均可有效的改善树脂干燥的均匀性问题,但从试验安全和设备设计角度出发建议下一步以脉冲式控制为台架装置设计基础。

模拟含硼浓缩液微波桶内干燥初步试验研究

与含硼浓缩液现役水泥固化工艺相比,微波桶内干燥工艺既能减小废物体积,又能减小放射性污染。采用预试验和台架试验对微波桶内干燥模拟含硼浓缩液工艺参数进行了初步试验研究。研究结果表明,微波桶内干燥模拟含硼浓缩液是可行的。在微波桶内干燥过程中,排气口温度可作为干燥终点的判断或再次进料判断的直观指标。在批次加料干燥试验中,首次加料量务必保证适中的模拟液量,否则会引起微波反射;批次补料量越小,越有利于干燥产物性状优化。本试验条件下,推荐排气口温度上升至72℃后补料或终止干燥;推荐采用首次加料2 kg,后续补料1 kg的批次加料方式。

模拟浓缩液桶内干燥过程干燥桶腐蚀原因分析

目的通过对模拟浓缩液桶内干燥试验过程中出现泄漏的干燥桶泄漏处取样分析,明确干燥桶泄漏的主要原因。方法采用切割取样的方式在干燥桶泄漏处取样,根据后续分析测试手段对样片进行分解制样。对干燥桶材质进行化学组分分析和金相组织及晶粒度测试,通过扫描电镜对干燥桶腐蚀区域微观形貌进行观察,此外对腐蚀产物进行能谱分析,并和相关标准进行比较。结果干燥桶材质符合ASME A240中304不锈钢化学成分含量规定,非金属夹杂物满足一般工程用钢对非金属夹杂物的要求,其金相组织为奥氏体和条状铁素体,与304不锈钢金相不符,晶粒度为6.5级。样品存在大量腐蚀坑点,孔洞及坑点周围附着有较多腐蚀产物,坑点内呈现"冰糖块"状形貌,未形成坑点的区域同样存在腐蚀现象,观察到清晰的晶粒,腐蚀属于不锈钢的点腐蚀,在腐蚀产物中发现了Cl,F元素。结论桶体材质存在奥氏体和铁素体两相金相组织引发不锈钢点蚀是导致干燥桶腐蚀泄漏的主要原因,此外,不能排除Cl和F离子对干燥桶腐蚀的影响。

放射性浓缩液桶内干燥过程数学模型及动态仿真

为实现放射性浓缩液最大程度减容,设计了桶内干燥系统,基于物料衡算与热量衡算,建立了干燥过程动态数学模型,考察了不同的工艺条件对系统总体运行参数的影响,预测了桶内物料质量、含盐率、理论料面高度、温度、蒸发速率等关键参数随时间的变化规律。结果表明:干燥总时长随加热功率、浓缩液含盐率、浓缩液温度、最终干燥盐分湿含率以及第一阶段单次加料体积的增大而减小;干燥初期,新物料的加入对桶内含盐率有较为显著的降低作用;提高干燥强度将降低料面高度,间接降低热能有效利用率;在典型的工艺条件下,桶内干燥系统理论干燥总时长为281.19h,平均蒸发速率为3.43kg/h,平均处理能力为4.05L/h。为桶内干燥系统设计及试验提供理论指导。

放射性废树脂微波桶内干燥工艺研究

目前我国核电站运行产生的放射性废树脂多采用水泥固化工艺进行处理,得到的废物体增容较大,不符合废物最小化的管理原则。微波桶内干燥工艺是一种可以最大限度地减小废物体积的新型废物处理技术。本文从可行性研究、小试验和扩大试验三个方面对微波桶内干燥工艺处理放射性废树脂的可行性及处理工艺进行了研究,并提出了可行的放射性废树脂微波桶内干燥工艺。

浓缩液电加热桶内干燥工艺试验研究

为减少核电站的废物体积,用电加热桶内干燥技术对产生的浓缩液进行了初步研究。结果表明,干燥产物减容比约为4,平均含水率低于15%。说明电加热器桶内干燥核电站产生的浓缩液是可行的。

200L规模废树脂微波桶内干燥装置设计验证

通过前期试验和资料的分析,结合微波电场分布与实测温场分布对比结果,利用Ansoft HFSS软件进行了200 L规模微波桶内干燥装置的设计。并利用200 L规模微波桶内干燥装置开展试验研究,研究表明,HFSS软件的模拟结果可以指导实际设计工作。

桶内干燥处理浓缩液尾气中核素的载带试验

在不同温度下对模拟浓缩液进行桶内干燥试验,以研究该干燥方法处理核电站产生的放射性浓缩液尾气中核素的活度浓度及分布。结果表明,107℃(沸腾状态)干燥,Sr、Cs、Co的载带率为5.14%、0.06,0.05%,且大部分在洗涤液中;90℃(非沸腾状态)干燥,Sr、Cs、Co的载带率分别为2.38%、0.03%、0.02%。

桶内干燥技术在放射性废液处理中的应用

介绍了桶内干燥技术应用于核电站放射性废液处理的工艺流程,分析了该工艺具有废物减容比高、稳定化处理和适用废液范围广等特点。并结合实际工程应用,明确了干燥速率和干燥终点选取需考虑的因素及重要性。

桶内干燥技术在放射性废液处理中的应用

桶内干燥具备过高的减容比,其已被外国的许多核电站运用到对放射性废液施予清除与处理,如此,就给我国各个核电站中对废弃物实施暂存及处理给予了新兴的渠道,从而促使我国核电领域获得长远的进步与提升。

桶内干燥的核电厂中低放射性固体废物处理系统调试研究

本文介绍了芬兰OL3核电项目放射性浓缩液处理系统所采用的200升桶内干燥技术,通过研究调试过程中发现的液位填充不足和固体块含水量过高两个主要问题,总结处理过程,为后续国内核电建设积累经验并提供技术参考。

放射性废水桶内干燥技术探讨

介绍放射性废水桶内干燥原理及现状,并对三种主要的放射性废水桶内干燥技术电加热、热风、微波等桶内加热方式优劣进行对比。

桶内微波干燥废树脂可行性研究

用微波作为热源,在桶内干燥核电厂产生的废树脂,在试验条件下,干燥后树脂含水率小于10%,减容比为1.5～2。试验结果表明微波干燥废树脂是可行的。