阅读说明：本技术 一种更为经济的核电站核岛废液处理控制方法 (Economical nuclear power station nuclear island waste liquid treatment control method ) 是由 赖宏宇 蔡金平 吴忠良 郑梅芳 史慧梅 田民顺 陈勇 黄成� 刘祥亭 邓清泉 王 于 2020-04-07 设计创作，主要内容包括：提供一种能有效兼顾除盐及蒸发处理最佳经济性的核岛废液处理控制方法,在满足废物排放要求的条件下使经济效益最大化。包括以下步骤：S1：使用除盐处理费用估算：S2：使用蒸发处理费用估算：S3:除盐费用与蒸发费用对比的平衡点：S4:废液处理控制方法选择。(The method for treating and controlling the nuclear island waste liquid can effectively give consideration to the optimal economy of desalting and evaporation treatment, and can maximize the economic benefit under the condition of meeting the waste discharge requirement. The method comprises the following steps: s1: estimation of cost using a desalting treatment: s2: estimation of treatment cost using evaporation: s3 balance point for desalination cost versus evaporation cost: and S4, selecting a waste liquid treatment control method.)

一种更为经济的核电站核岛废液处理控制方法

技术领域

本技术涉及核电站化学技术领域，具体涉及一种更为经济的核电站核岛废液处理控制方法。

背景技术

核电站的核岛废液处理系统(以下简称：TEU)用于接收来自核岛各系统的废液，对它们进行贮存、监测和处理。废液经过过滤、除盐或蒸发处理和监测后排往核岛废液排放系统(以下简称：TER)，蒸发产生的浓缩液送往固体废物处理系统(以下简称：TES)进行装桶固化。

根据废液的化学杂质离子含量、放射性水平分别采用过滤、除盐、蒸发的处理方式，福清核电1-4号机等国内M310核电机组一般处理方式如下：

表1

对于总γ比活度＜1MBq/t的废液，因放射性已满足排放要求，因此通过过滤处理即可排往核岛废液排放系统(SEL)；对于总γ比活度≥1MBq/t的废液，若化学杂质离子含量低(Na⁺＜10mg/kg和Ca²⁺＜4mg/kg)则通过除盐处理，若化学杂质离子含量高(Na⁺≥10mg/kg或Ca²⁺≥4mg/kg)则通过蒸发处理。福清核电 1-4号机等国内M310核电机组核岛废液处理系统除盐回路普遍采用一台阳离子交换树脂床+一台混合离子交换树脂床串联的方式，限制除盐床入口钠、钙含量的主要目的是为了保护树脂床，防止除盐床因杂质离子含量高而过早失效。

但是对废液进行蒸发操作将产生浓缩液，浓缩液送往固体废物处理系统 (TES)进行装桶固化也需花费大量的运行成本——一罐约2.65m³的核岛废液处理系统蒸发器(以下简称：TEU001EV)浓缩液固化成本约8万元、后处理成本约112万元。因此探索出一种能在满足废物排放要求的条件下有效兼顾除盐及蒸发处理最佳经济性的核岛废液处理控制方法意义重大。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能有效兼顾除盐及蒸发处理最佳经济性的核岛废液处理控制方法，在满足废物排放要求的条件下使经济效益最大化。

本发明的技术方案：一种更为经济的核电站核岛废液处理控制方法，包括以下步骤：

S1：使用除盐处理费用估算：

设待处理废水中钠离子含量为X(mg/kg)，硼浓度为Y(mg/kg)，不考虑钙离子含量；则一列TEU001DE和TEU002DE中共计含有1500+1500*0.3636＝2015.4 (L)阳树脂，交换2015.4L*1.90eq/L＝3886.26mol＝89384g钠离子，折合一列 TEU001/002DE树脂处理的TEU工艺废水体积为

采购一列TEU001DE和TEU002DE的树脂成本＝1500*(80+150)＝345000(元)；固化一列TEU001DE和TEU002DE废树脂的成本为173280元，后处理一列 TEU001DE和TEU002DE固废成本为2400000元；

故使用除盐处理

核岛废水需要的成本为 345000+173280+2400000＝2918280元；

S2：使用蒸发处理费用估算：

一罐TEU001EV的体积为2.65m³，浓缩到硼浓度为40000mg/kg，则处理 (t)TEU工艺废水需蒸发的次数为：

固化一罐TEU001EV的成本为80860元，后处理一罐TEU001EV固废成本为 1120000元；

故使用蒸发来处理TEU工艺废水的成本估算为：

S3:除盐费用与蒸发费用对比的平衡点：

由可得：2.89*X＝Y，即当TEU待处理废水中：

(1)硼浓度等于2.89倍钠浓度时，除盐费用等于蒸发费用；

(2)硼浓度小于2.89倍钠浓度时，除盐费用大于蒸发费用；

(3)硼浓度大于2.89倍钠浓度时，除盐费用小于蒸发费用；

同理设待处理废水中钙离子含量为X’(mg/kg)，硼浓度为Y(mg/kg)，不考虑钠离子含量，则同理可求出：3.33*X’＝Y，即当TEU待处理废水中：

(1)硼浓度等于3.33倍钙浓度时，除盐费用等于蒸发费用；

(2)硼浓度小于3.33倍钙浓度时，除盐费用大于蒸发费用；

(3)硼浓度大于3.33倍钙浓度时，除盐费用小于蒸发费用。

S4:废液处理控制方法选择

采用如下方法：

(1)当总γ比活度＜1MBq/t时，采用过滤法处理核电站核岛废液；

(2)当总γ比活度≥1MBq/t时；

(2.1)当Na+＜10mg/kg且Ca2+＜4mg/kg，采用除盐法处理核电站核岛废液；

(2.2)当Na+≥10mg/kg或Ca2+≥4mg/kg时，

(2.2.1)若B≥Na*2.89且B≥Ca*3.33，采用除盐法处理核电站核岛废液；

(2.2.2)若B＜Na*2.89或B＜Ca*3.33，采用蒸发法处理核电站核岛废液；

所述S4中，B表示硼浓度。

所述S1中，所述TEU001DE为阳离子交换树脂床。

所装树脂为Rohm and HaasIRN77氢型阳树脂，

装量为1500L。

树脂采购价格为80元/L。

所述S1中，TEU002DE为混合离子交换树脂床。

所述S1中，所装树脂为Rohm and HaasIRN160氢型混合树脂。

所述S1中，装量为1500L，采购价格为150元/L

所述S1中，TEU001DE占比36.36％。

本发明的显著效果在于：使用该方法能有效兼顾核岛废液处理系统除盐及蒸发处理最佳经济性，在满足废物排放要求的条件下使经济效益最大化。

附图说明

图1为福清核电现行TEU废液处理方式经济性(钠离子)示意图；

图2为福清核电现行TEU废液处理方式经济性(钙离子)示意图；

图3本控制方法TEU废液处理方式经济性(钠离子)示意图

图4本控制方法TEU废液处理方式经济性(钙离子)示意图

具体实施方式

通过对核岛废液处理系统除盐床的净化容量、蒸发及除盐处理经济性进行计算、比对、论证，提供一种更为经济的控制方法。

福清核电1-4号机组核岛废液处理系统阳离子交换树脂床(以下简称： TEU001DE)所装树脂为Rohm and HaasIRN77氢型阳树脂，装量为1500L，树脂采购价格为80元/L，阳树脂交换容量为1.90eq/L；混合离子交换树脂床(以下简称：TEU002DE)所装树脂为Rohm andHaasIRN160氢型混合树脂，装量为1500L，采购价格为150元/L，其中阳树脂占比36.36％，阳树脂交换容量为1.90eq/L。设待处理废水中钠离子含量为X(mg/kg)，硼浓度为Y(mg/kg)，先不考虑钙离子含量，简化计算

一种更为经济的核电站核岛废液处理控制方法，包括以下步骤：

S1：使用除盐处理费用估算：

一列TEU001DE和TEU002DE中共计含有1500+1500*0.3636＝2015.4(L)阳树脂，可以交换2015.4L*1.90eq/L＝3886.26mol＝89384g钠离子，折合一列 TEU001/002DE树脂可以处理的TEU工艺废水体积为

采购一列TEU001DE和TEU002DE的树脂成本＝1500*(80+150)＝345000(元)；根据工程实践，固化一列TEU001DE和TEU002DE废树脂的成本为173280元，后处理一列TEU001DE和TEU002DE固废成本为2400000元；

故使用除盐处理核岛废水需要的成本约为 345000+173280+2400000＝2918280元。

S2：使用蒸发处理费用估算：

一罐TEU001EV的体积为2.65m³，浓缩到硼浓度为40000mg/kg，则处理 (t)TEU工艺废水需蒸发的次数为：

TEU001EV蒸发使用的是常规岛辅助蒸汽分配系统(以下简称：SVA)的蒸汽加热，而SVA的蒸汽主要来自机组主蒸汽系统(以下简称：VVP)的乏汽，因此加热TEU001EV成本忽略；根据工程实践，固化一罐TEU001EV的成本为80860 元，后处理一罐TEU001EV固废成本为1120000元。

故使用蒸发来处理TEU工艺废水的成本估算为：

S3:除盐费用与蒸发费用对比的平衡点：

由可得：2.89*X＝Y，即当TEU待处理废水中：

(1)硼浓度等于2.89倍钠浓度时，除盐费用等于蒸发费用；

(2)硼浓度小于2.89倍钠浓度时，除盐费用大于蒸发费用；

(3)硼浓度大于2.89倍钠浓度时，除盐费用小于蒸发费用。

同理可设待处理废水中钙离子含量为X’(mg/kg)，硼浓度为Y(mg/kg)，先不考虑钠离子含量，简化计算，则同理可求出：3.33*X’＝Y，即当TEU待处理废水中：

(1)硼浓度等于3.33倍钙浓度时，除盐费用等于蒸发费用；

(2)硼浓度小于3.33倍钙浓度时，除盐费用大于蒸发费用；

(3)硼浓度大于3.33倍钙浓度时，除盐费用小于蒸发费用。

S4:新方法选择

国内M310核电机组现行核岛废液的处理方式为：钠小于10mg/kg且钙小于4mg/kg进行除盐，钠大于10mg/kg或钙大于4mg/kg进行蒸发，其经济性如图3、图4所示，可总结为下表

表2

故采用如下方法：

(1)当总γ比活度＜1MBq/t时，采用过滤法处理核电站核岛废液

(2)当总γ比活度≥1MBq/t时，

(2.1)当Na⁺＜10mg/kg且Ca²⁺＜4mg/kg，采用除盐法处理核电站核岛废液；

(2.2)当Na⁺≥10mg/kg或Ca²⁺≥4mg/kg时，

(2.2.1)若B≥Na*2.89且B≥Ca*3.33，采用除盐法处理核电站核岛废液；

(2.2.2)若B＜Na*2.89或B＜Ca*3.33，采用蒸发法处理核电站核岛废液；

其中B表示硼浓度。