廖能斌,任 力,唐小健,汪加倫,沈 峰
(國家電投集團遠達環(huán)保工程有限公司,重慶 401122)
隨著我國核電事業(yè)的快速發(fā)展,生產運行過程中低水平放射性廢物(下文簡稱“低放廢物”)的產生量越來越大,也越來越受到國家的重視。我國一直致力于以安全為目的,以處置為核心的放射性廢物的安全管理政策[1]。其中,廢物最小化為放射性廢物管理的基本原則,除從源頭上減少廢物產生外,還需采用高效、先進的處理技術實現(xiàn)廢物的資源化、減量化及穩(wěn)定化。廢物的處理、處置應緊密結合,以達到廢物安全管理的目的。我國雖已成為一個核電大國,但放射性廢物處理處置則相對落后。
我國核電低放廢物處理技術發(fā)展大致分為三個階段。早期建設的核電廠由于受制其建設時期的技術水平,低放廢物只是在每個堆內進行簡單的處理、整備、暫存,未達到有效減容的目的。后期建設的核電增加了一些分散的處理設施,如對樹脂進行處理,對可壓縮廢物進行預壓,起到一定的廢物處理及減容的作用。隨著技術的發(fā)展,第三代核電采用集中式廢物處理模式,例如,海陽核電和三門核電采用AP1000三代核電技術,建設廠址放射性廢物處理設施,對全廠所產生的放射性廢物進行集中處理,能實現(xiàn)廠址內資源整合和有效減容。但是,設施整體利用效率不高,部分高效減容技術仍未采用,放射性廢油、廢有機廢液未進行處理[2]。
處理后的放射性廢物仍需進行有效處置。國家從宏觀層面進行了處置場建設規(guī)劃,其原則為分區(qū)域進行集中處置。雖經多年建設,目前建成的僅有西北處置場、北龍?zhí)幹脠觥w鳳山處置場,其均只承擔處置功能。
世界各國均高度重視放射性廢物的處理、處置。國外低放廢物處理模式主要有兩種。一是隨堆建設處理設施,對可以在廠內處理的廢物進行處理。對于廠內不能處理的廢物,送至專業(yè)處理廠處理,例如,捷克的Dukovany 核電廠將可壓縮廢物送至斯洛伐克進行超壓處理,將可燃廢物送至瑞士的studvisk 焚燒處理,美國部分核電廠將放射性廢樹脂送至Erwin 進行集中處理。二是集中式廢物處理中心,中心建設有多種先進高效的處理設施,可對區(qū)域內產生的多種廢物進行集中處理。例如,美國橡樹嶺集中式廢物處理中心可對區(qū)域內的低放廢物進行超壓、焚燒、金屬熔融等處理。
經多年發(fā)展,國外低放處置體系相對比國內發(fā)達,大多數(shù)國家均建有處置場。處置場類型主要有三種。一是無廢物處理功能,只承擔處置功能的處置場,如美國的Barnwell 處置場[3]。二是承擔部分廢物處理功能的處置場,例如,美國Clive 處置場可對大件廢物進行切割和對大塊混凝土進行破碎處理。三是具有完善廢物處理功能的處置場,例如,法國奧布處置場建有金屬箱灌漿系統(tǒng)、壓實和灌漿固定系統(tǒng);西班牙埃爾卡布里(El Cabril)處置場設有廢物焚燒、廢物暫存、壓實灌漿、包裝等整備處理設施;韓國月城處置庫也配有相應廢物處理設施。
隨著科學技術的發(fā)展,結合廢物管理要求,放射性廢物處理技術呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢。一是廢物資源化利用:在系統(tǒng)檢修或退役過程中產生的大量金屬構件,采用熔煉去污后回收利用,主要裝置有金屬熔融爐。二是有機廢物無機化處理:核電工藝廢物及技術廢物大多為有機廢物,采用熱解、焚燒方式進行處理,減容比為20 ~30,減量效果顯著。同類處理技術有:蒸汽重整、濕法氧化、等離子熔融等[4]。三是移動式處理裝置處理:對于可能產生的零星廢物,采用移動式處理方式進行處理。根據(jù)移動式裝置所采用的處理工藝,其分為移動式廢液處理裝置、移動式壓縮裝置、移動式固定/固化處理裝置等。四是放射性廢物集中處理中心:中心配置各種先進高效的廢物處理設施,對區(qū)域內的廢物集中處理;與分散式處理建設模式比較,既優(yōu)化了系統(tǒng)、設備配置,又有利于提高投資效率,避免重復建設、降低總體運行以及維護成本和職業(yè)受照劑量,便于實現(xiàn)放射性廢物的最小化。
三代核電每個廠址建設一個處理中心,雖實現(xiàn)了廠址內的資源整合,但對于擁有多個核電廠的區(qū)域,則存在重復投資、單個廠址廢物相對較少、設施開工率低、運行不經濟等缺點,勢必造成對新技術應用的熱情不高,因而實際采用的廢物處理技術往往相對簡單、粗放,難以形成高效、先進的處理及資源化利用能力。
國外有區(qū)域集中式廢物處理中心及處置場配套廢物處理設施的實踐,我國也可借鑒該種模式,在一些核電廠或核設施較為集中的區(qū)域,依托處置場建設集中式處理中心,同時解決低放廢物處理處置問題。依托處置場建設集中式廢物處理中心,對該區(qū)域內的所有放射性廢物進行集中處理,處理設施均采用先進高效的處理技術,有利于實現(xiàn)廢物最小化,并具有良好的經濟性。處理中心和處置場均為核設施,場址資源稀缺,統(tǒng)籌規(guī)劃統(tǒng)一建設,還可節(jié)約場地資源。
在集中式廢物處理中心,可以考慮設置以下一些處理和資源化利用設施:放射性廢物接收和儲存系統(tǒng),包括放射性廢物檢測、分類、轉運和儲存;資源化利用車間,包括去污車間、金屬熔融爐;廢物預處理車間,包括大件切割,分揀;可將多種有機物進行無機化處理的高效、先進的廢物處理裝備,例如,蒸汽重整(THOR)可對多種有機物進行處理,達到廢物高效減容及最終廢物安定化的效果;配套移動式處理裝置,可對周邊區(qū)域內可能產生的零星放射性廢物進行處理,也可以作為應急處理手段對區(qū)域內可能產生的廢物進行處理;其他支持系統(tǒng)及裝置。
依托處置場建設集中式廢物處理中心具有以下優(yōu)點:便于安全監(jiān)管,審管部門對放射性廢物的處理及處置可以進行集中監(jiān)管;規(guī)?;瘜I(yè)化運營,效益明顯,處理規(guī)模結合區(qū)域內廢物情況進行統(tǒng)籌考慮,專業(yè)化公司運營,可有效利用設施能效,降低運行成本,保障廢物安全管理;有利于采用先進成熟高效的處理技術和裝備,以實現(xiàn)廢物最小化,同時也便于新技術的改進及推廣應用;減少核電廠和其他廢物產生單位的建設、運維成本,節(jié)約占地,減少環(huán)境影響,實現(xiàn)社會效益最大化;結合處置場接收標準,采用合適處理工藝,廢物處理、處置有效銜接,工藝流程更加暢通,設施內設備共用,實現(xiàn)整體最優(yōu)化。
集中式處理是放射性廢物處理的發(fā)展趨勢,根據(jù)我國國情可依托處置場建設區(qū)域型集中處理設施。該模式對于我國來說還屬于新生事物,需要從法律、政策及監(jiān)管方面研究以下問題:鑒于我國放射性廢物處理、處置要求及實際情況,相關主管部門需從規(guī)劃和政策導向方面支持、引導依托處置場建設運行集中式廢物處理中心;集中式處理、處置設施作為一類新型核設施,需從政策法規(guī)上解決相關的審查、審批流程;處理設施及處置設施運營單位是否相互獨立,如同為一家公司進行經營,如何進行有效監(jiān)管;處理設施的運行維護和收費指導標準亟待出臺,為商業(yè)化運行提供基礎。
結合國外低放廢物管理的實踐經驗及低放廢物處理技術發(fā)展趨勢,在我國依托低放廢物處置場建設先進、高效、功能齊全的集中廢物處理中心,是現(xiàn)實可行的。這既可解決我國積存多年的低放廢物的處理處置問題,也可使新產生的低放廢物能夠得到及時、安全、妥善的處理處置,還可實現(xiàn)廢物最小化目標,并產生良好的經濟效益和社會效益。