一种用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法

技术领域

本发明属于核电站放射性废物处理技术领域，涉及一种用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法。

背景技术

压水堆核电机组在运行和退役过程中，会产生相当数量的放射性废金属，如脚手架钢管、阀门、法兰以及其他控制区内设备更换或改造产生的废金属。截止2020年5月，国内核电在运行机组达到47台，在建机组15台，放射性废金属每年产生量约在400-500t，其中大部分为低水平放射性废物，这些低放废金属含有多种人工放射性核素，放射水平参差不齐，集中暂存在核电站放射性废物库内，既存在辐射及交叉污染的风险，又占用了大量的库存空间，给放废管理带来了巨大压力。目前低放废金属作为低放固体废物的暂存、处理、运输、处置费用高昂，经济、社会和环境代价巨大。同时，废金属作为一种可再利用资源，直接作为放射性废物处置，无疑是对资源的巨大浪费。

针对铀矿开采、冶炼产生的低放废金属，熔炼去污、减容已经是一项比较成熟的技术。通过熔炼的方式，降低天然放射性核素的含量，熔炼形成的产品根据其放射水平可以直接解控或是在核工业体系内循环再利用。但是，由于核电站产生的人工放射性废物的特殊性，放射性废金属种类繁多、尺寸不一、来源广泛、污染情况复杂，目前还没有关于解决这一问题明确可行方法的报道。

因此，很有必要提出一种具有可操作性的放射性废金属进行整备处理方法，使得包含结构复杂、辐射水平较低的废金属在内的大多数金属废物都能够满足熔炼复用前的接收标准，符合人工放射性废金属熔炼复用要求。符合人工放射性废金属熔炼复用要求的废金属经过熔炼后可制成多种核行业复用产品，实现资源的循环再利用。为核电运营单位节省巨额处理处置费用的同时，也能够节约大量放射性废物处理处置空间，达到经济、社会和环境的多重收益。

发明内容

针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法，使得包含结构复杂、辐射水平较低的废金属在内的大多数放射性废金属都能够符合人工放射性废金属熔炼复用要求，实现资源的循环再利用，为核电运营单位节省巨额处理处置费用，同时也能够节约大量放射性废物处理处置空间。

为实现此目的，本发明提供一种用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)分类收集：对放射性废金属进行分类收集，所述分类收集是指将相同来源、相同形态种类和相同材质的放射性废金属作为同一类别收集存放；

(2)解体整形：采用切割解体的方法，对经步骤(1)分类收集的所述放射性废金属进行整形，得到满足放射性熔炼企业对放射性废金属外形尺寸要求的整形放射性废金属；

(3)辐射水平筛选：使用剂量率测量仪表测量所述整形放射性废金属的剂量率，若所述整形放射性废金属的剂量率在熔炼接收限值以下，则作为低放废金属存放于储存单元中；若所述整形放射性废金属的剂量率超过熔炼接收限值，则对所述整形放射性废金属进行清洁去污处理；若经清洁去污处理后，所述整形放射性废金属的剂量率在熔炼接收限值以下，则作为所述低放废金属存放于所述储存单元中；若经清洁去污处理后，所述整形放射性废金属的剂量率仍超过熔炼接收限值，则将所述整形放射性废金属暂存待后续处理；

(4)申请熔炼复用：经步骤(3)辐射水平筛选后的所述低放废金属符合放射性熔炼企业接收标准，经核安全审管部门审核批准后，送熔炼企业进行熔炼复用。

进一步，所述相同来源是指作为同一类别收集存放的所述放射性废金属来自同一系统或区域。

进一步，所述相同形态种类是指作为同一类别收集存放的所述放射性废金属报废前具有相同的形状和/或用途类型，所述形状和/或用途类型包括但不限于钢管、法兰、阀门、钢板、铁块、角钢、钢缆、钢桶、电缆护套、支架、泵、电机、阻尼器、葫芦、工器具、电气柜、操作台、以及用作主泵轴封、轴承套、换料机套筒的专用设备部件。

进一步，所述相同材质是指作为同一类别收集存放的所述放射性废金属具有相同的材质类型，所述材质类型包括但不限于碳钢、不锈钢、有色金属。

进一步，所述放射性熔炼企业对放射性废金属外形尺寸要求是指长条状放射性废金属的尺寸小于1.5m，块状放射性废金属的尺寸小于0.4×0.4×0.4m。

进一步，所述储存单元为钢桶或钢箱。

进一步，所述钢桶或钢箱符合《低、中水平放射性固体废物容器钢桶》或《低、中水平放射性固体废物容器钢箱》中关于钢桶或钢箱尺寸的要求。

进一步，所述熔炼接收限值是指所述整形放射性废金属的剂量率不超过0.2mSv/h。

进一步，所述清洁去污处理包括但不限于采用超声-化学联合去污、擦拭去污、干冰去污、激光去污、电化学去污方式去除所述整形放射性废金属的表面放射性污染。

进一步，所述超声-化学联合去污是指将剂量率超过熔炼接收限值的所述整形放射性废金属置于超声去污槽中，采用酸性高锰酸钾溶液或碱性高锰酸钾溶液作为清洗液进行超声清洗，去除整形放射性废金属表面氧化物；然后再用草酸溶液作为清洗液，以超声清洗的方式还原溶解上述去除整形放射性废金属表面氧化物的过程中产生的腐蚀产物。

本发明的有益效果在于，采用本发明所提供的用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法，包含了分类收集、解体整形、辐射水平筛选和申请熔炼复用步骤，指导和规范压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备工作，具有简洁、实用、可操作性强的特点。采用本发明提供的整备方法，实现了包含结构复杂、辐射水平较低的废金属在内的大多数放射性金属废物都能够满足放射性熔炼企业对放射性废金属熔炼复用前的接收标准，符合人工放射性废金属熔炼复用要求，并通过熔炼实现核电站低放废金属循环再利用，制成多种核行业复用产品，缓解了放射性废物管理的压力。同时，本发明所提供的整备方法为核电运营单位节省了巨额处理处置费用，还能够节约大量放射性废物处理处置空间，达到经济、社会和环境的多重收益。

附图说明

图1为本发明所述用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

以某电厂放射性废金属熔炼前整备实践为例，其放射性废金属暂存情况如表1所示：

表1某电厂放射性废金属熔炼前的暂存情况

通过如图1所示的用于压水堆核电站放射性废金属熔炼复用前的整备方法对以上放射性废金属进行整备，包括如下步骤：

(1)分类收集：对放射性废金属进行分类收集，将相同来源、相同形态种类和相同材质的放射性废金属作为同一类别进行收集存放在一起，以便进行后续整备步骤和测量，也避免了不同类型废物交叉污染的风险。

所述相同来源是指作为同一类别的放射性废金属来自同一系统或区域；所述相同形态种类是指作为同一类别的放射性废金属报废前具有相同的形状和/或用途类型，如稳压气电加热器、保护管组件弹簧管、脚手架钢管等；所述相同材质是指作为同一类别的放射性废金属具有相同的材质类型，如碳钢、不锈钢。

(2)解体整形：使用切割设备对通过步骤(1)分类收集的放射性废金属进行整形，将其中结构复杂、尺寸较大的放射性废金属进行切割解体，得到的整形放射性废金属满足放射性熔炼企业对于放射性废金属的外形尺寸要求：长条状放射性废金属的长度尺寸小于1.5m，块状放射性废金属的尺寸小于0.4×0.4×0.4m。

(3)辐射水平筛选：使用剂量率测量仪表测量步骤(2)中得到的整形放射性废金属的剂量率，若所述整形放射性废金属的剂量率水平在熔炼接收限值0.2mSv/h以下，则作为低放废金属存放于用作储存单元的钢桶或钢箱中，所述钢桶或钢箱还应符合EJ 1042-2014《低、中水平放射性固体废物容器钢桶》或EJ 1042-2014《低、中水平放射性固体废物容器钢箱》中关于钢桶或钢箱尺寸的要求。

将剂量率水平超过熔炼接收限值0.2mSv/h的整形放射性废金属单独放置，然后采用超声-化学联合去污方式对表面放射性污染进行清洁去污处理。具体超声-化学联合去污方式为：将剂量率水平超过熔炼接收限值0.2mSv/h的整形放射性废金属置于超声去污槽中，采用酸性高锰酸钾溶液或碱性高锰酸钾溶液作为清洗液进行超声清洗，去除整形放射性废金属表面氧化物；然后再用草酸溶液作为清洗液，以超声清洗的方式还原溶解上述去除整形放射性废金属表面氧化物的过程中产生的腐蚀产物，同时将超声-化学联合去污方式的温度控制在65℃～70℃，超声频率为20kHz，经两次去污循环后，去污效率可达90％。

经超声-化学联合去污后，若整形放射性废金属的剂量率水平在熔炼接收限值0.2mSv/h以下，则作为低放废金属存放于用作储存单元的钢桶或钢箱中；对于剂量率水平仍不满足要求的整形放射性废金属，暂存待后续处理。

(4)申请熔炼复用：对于经步骤(3)辐射水平筛选后符合放射性熔炼企业接收标准的低放废金属，提请核安全审管部门进行审批，经审核批准的整备物料送熔炼企业进行熔炼复用。

依据本发明所提供的方法，对表1中所示某电厂暂存的放射性废金属进行熔炼前整备处理，经过分类收集、解体整形、辐射水平筛选或清洁去污操作，除稳压器电加热器整备处理后辐射水平较高，仍作为放射性废物处置，其余约9吨放射性废金属均满足放射性熔炼企业接收标准，可以进行熔炼处理。本发明推进了运营单位放射性废物再循环再利用的进程，有效缓解了放射性废物的管理压力。

上述实施例只是对本发明的举例说明，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等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。