使用磁翻板液位计解决移动式低放废水处理的实验研究

 

0引言

    我国核工业经过多年的发展，形成了从铀矿开采到乏燃料后处理的完整的核燃料循环产业链条。针对每个环节产生的放射性废液，各核设施均建立了成熟工程化应用的固定式放射性废液处理设施/磁翻板液位计，其可以很好地处理核设施正常运行工况下产生的各类放射性废液，处理后的水质达到排放要求。然而对于相关核电厂以及核技术利用单位产生的一些零星放射性废液以及各类异常工况下的少量超标放射性废液，如采用建造传统的固定式设施来处理该类废液，其设施的利用率不高，不但将大大增加相应的固定资产投资，同时还将带来后期退役处理的额外成本，收益投资比很低。磁翻板液位计置可以很好解决以上问题。

    目前山东海阳AP1000核电项目采用移动式低放废液处理磁翻板液位计处理设计基准工况下的废液。该废液产生的概率低，因此适宜于采用移动式处理磁翻板液位计进行处理。这样可明显减少核电站固定式废物处理设施和相应投资，提高核电站废液处理设施的利用率，显著降低核电站设施退役负担和废物量。据报道，除山东海阳核电项目之外，国内多个在建核电项目均是采用磁翻板液位计置。［1，2］

    本文通过前期调研和选取离子交换材料的实验结果，选择罗门哈斯阳树脂作为处理锶、铯、钴的离子交换材料，选择罗门哈斯阴树脂作为处理碘的离子交换材料，设计了一套离子交换处理试验磁翻板液位计，并试验了该磁翻板液位计对模拟废水(含锶、铯、钴、碘)的处理效果［3，4］。

    1模拟废水配置

    本实验考虑了核电厂产生的放射性废水中，主要核素包括Co、Cs、Sr、I等。用去离子水配制含硝酸锶(Sr(NO3)2)、硝酸铯(CsNO3)、硝酸钴(Co(NO3)2)、碘化钠(NaI)的模拟废水，模拟非放废水含有锶(Sr)、铯(Cs)、钴(Co)各10mg/L、碘(I)400mg/L。每次试验前均取原水样分析检测。

    2试验磁翻板液位计及方法离子交换处理磁翻板液位计主要包括供水单元、离子交换单元等。供水单元:由废水配水罐、循环水泵、液位计等组成，完成废水配制、试验原水供料任务。离子交换单元: 由进料泵、流量计、压力表、树脂吸附单元组成，去除离子态的核素。磁翻板液位计入水接口采用可拆卸方式，磁翻板液位计可移动。

模拟废水通过进料泵依次经过 4 台串联的离子交换床单元( 2 级阳树脂 + 1 级阴树脂 + 1 级混合树脂) ，设计处理能力50 L/h。系统稳定运行 1 h 后，间隔一定时间在每台离子交换柱下游出口取样检测。 

    3 试验结果与讨论

    离子交换磁翻板液位计处理模拟废水的试验结果如图 1、图 2、图 3、 图 4 所示。如图 1、图 2、图 3 所示，第一级阳树脂对锶、铯、钴的去污因子 DF 为 103 ～ 104，由于第一阳树脂的出水中，锶、铯、钴的浓度接近检测下限，经过第二级阳树脂的处理，锶、铯、钴的浓度已低于检测下限，因此第二级阳树脂对锶、铯、钴的去除效果不明显。根据本次实验，阴树脂和混合树脂对锶、铯、钴基本没有去除作用。整个磁翻板液位计对锶、铯、钴的 DF 可达 103 ～ 104。在实验过程中去污因子会有波动。

 

    如图4所示，两级阳树脂对碘基本没有去除作用，阴树脂对碘的去污因子DF为102～103，由于经过阴树脂的处理，碘的浓度已低于检测下限，因此混合树脂对碘的去除效果不明显。整个磁翻板液位计对碘的DF可达103。在实验过程中去污因子会有波动。

    4结语

    根据本次中试实验结果，可得出以下结论。1)锶、铯、钴浓度约10mg/L，碘浓度约400mg/L时，整个磁翻板液位计(2级阳树脂+1级阴树脂+1级混合树脂)对锶、铯、钴和碘的去污因子可达103。2)根据本次实验结果，混合树脂对锶、铯、钴和碘的去除效果不明显，整个工艺流程可以简化为2级阳树脂+1级阴树脂。但是考虑到实际废水中的放射性核素不止这几种，保守考虑，在实际系统设计时，在2级阳树脂+1级阴树脂后可加1级混合树脂，对放射性核素进行更深一步的去除。