放射性树脂的处理系统和方法与流程

本发明属于低中放射性废物的处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种放射性树脂的处理系统和方法。

背景技术：

核电厂需要定期更换过离子交换床的树脂，因其带有放射性，属于中、低放射性水平固体废物。这类废物需要进行有效的处理和整备，以满足废物处理和处置接收要求。

目前，对中低放水平树脂的处理方法有以下几种：一种是将废树脂送入焚烧炉进行热解焚烧。但是，热解焚烧产生的二次固体废物放射性水平偏高且产生较多酸性气体，对后续处理及设备耐腐蚀性要求高；第二种是采用水泥固化的方式处理，利用钢桶接收废树脂并灌入水泥浆液，待混合废物凝固后进行封盖暂存。该方法的缺点是废物包体积大，不利于放射性废物最小化；树脂水泥固化体容易吸水膨胀，对外包装容器密闭性和处置环境要求高。

有鉴于此，确有必要提供一种既能安全、有效包装树脂，使废物包满足废物包装要求，又可以尽量减少废物包体积，降低废物处置成本的放射性树脂的处理系统和方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有放射性树脂处理方法中存在的不足，提供一种既能安全、有效包装树脂，使废物包满足废物包装要求，又可以尽量减少废物包体积，降低废物处置成本的放射性树脂的处理系统和方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种放射性树脂的处理系统，其包括：

两个树脂暂存箱，用于分别暂存冲排至其中的低放树脂和中放树脂；

输送装置，用于将暂存完毕的低放树脂和中放树脂混合；还用于将低放树脂和中放树脂输送至废树脂包装容器；

搅拌装置，用于搅拌两个树脂暂存箱中的低放树脂和中放树脂；

废树脂包装容器，用于容置搅拌后的低放树脂和中放树脂；

填充脱水装置，用于将搅拌后的树脂混合物装填至废树脂包装容器中，并对废树脂包装容器中的树脂混合物脱水。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述处理系统还包括玻璃窥窗，可用于确认树脂冲排情况。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述冲排过程结束后，可使用除盐水对输送装置进行管道冲洗，以便后续使用。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述处理系统还包括除盐水箱，用于容置除盐水。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述处理系统还包括废液处理装置，对放射性树脂疏松过程中以及混合搅拌过程中产生的多余除盐水进行处理。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述废液处理装置中设有树脂过滤器，用于过滤除盐水中的树脂。

作为本发明放射性树脂的处理系统的一种改进，所述树脂暂存箱还设有喷射器，可以将除盐水和/或压缩空气通过喷射器，将容置于其中的低放树脂和中放树脂混合搅拌。

与现有技术相比，本发明放射性树脂的处理系统有效解决了现有技术中核电站放射性树脂处理中，无法对树脂进行安全有效包装、废物包体积大、处理成本高等技术问题，实现了对树脂可靠处理，既可以有效包装放射性树脂，满足废物包装要求，又可以减少废物包体积，降低废物处置成本。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种放射性树脂的处理方法，其包括以下步骤：

将放射性树脂分为低放树脂和中放树脂并分别容置于树脂暂存箱中；

暂存足够时间后，将低放树脂和中放树脂混合并搅拌；

将混合后的低放树脂和中放树脂装填到废树脂包装容器中脱水后，完成放射性树脂的处理。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述放射性树脂经过除盐水疏松处理，疏松处理可以将除盐水从离子交换容器的底部送入，使密实的树脂充分疏松呈流体状。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述处理方法还包括使用水力冲排将离子交换容器中的低放树脂和中放树脂分别冲排并容置于树脂暂存箱。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述水力冲排为除盐水冲排。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述放射性树脂容置于树脂暂存箱中进行放射性衰变，为了达到足够的衰变时间以降低放射活度，所述低放树脂在树脂暂存箱中的暂存时间至少为30天，所述中放树脂在树脂暂存箱中的暂存时间至少为60天。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述对低放树脂和中放树脂进行混合并搅拌时，混合时可以通过连接在两个树脂暂存箱之间的树脂输送泵对树脂暂存箱中的树脂进行相互输送，使其中的低放树脂和中放树脂混合。所述搅拌既可以通过树脂混合泵，从其中一个树脂暂存箱中抽取除盐水，再注入任意一个树脂暂存箱中，实现均匀搅拌；也可以通过向树脂暂存箱中注入压缩空气，以实现均匀搅拌。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述废树脂包装容器为高整体性容器(HIC)，HIC的耐用寿命可达300年，在长期处置过程中可以有效保证废物包装体的完整性，降低放射性扩散的风险。

作为本发明放射性树脂的处理方法的一种改进，所述脱水是将废树脂包装容器中的树脂脱水至其含水量小于树脂体积的1％，以满足废树脂包装容器对内容物的游离液体含量要求。

与现有技术相比，本发明放射性树脂的处理方法通过将放射性树脂分为低放树脂和中放树脂，并将其分别容置于树脂暂存箱中暂存足够时间以降低其放射性活度，可以有效的降低废物包装体表面剂量率，再将低放树脂和中放树脂混合搅拌后容置于废树脂包装容器中，既可以有效包装放射性树脂，满足废物包装要求，又可以减少废物包体积，降低废物处置成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明放射性树脂的处理系统和方法及其技术效果进行详细说明。

图1为本发明放射性树脂处理系统的结构示意图。

图2为本发明放射性树脂处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。

请参阅图1，本发明放射性树脂的处理系统包括：

两个树脂暂存箱1，用于分别暂存冲排至其中的低放树脂和中放树脂；

输送装置2，用于将暂存完毕的低放树脂和中放树脂混合；还用于将低放树脂和中放树脂输送至废树脂包装容器4；

搅拌装置3，用于搅拌两个树脂暂存箱1中的低放树脂和中放树脂；

废树脂包装容器4，用于容置搅拌后的低放树脂和中放树脂；

填充脱水装置5，用于将搅拌后的树脂混合物装填至废树脂包装容器4中，并对废树脂包装容器4中的树脂混合物脱水。

请参阅图2，本发明放射性树脂的处理方法包括：

步骤001，按照放射性水平将放射性树脂分为低放树脂和中放树脂并分别容置于树脂暂存箱中暂存；

步骤002，暂存足够时间后，将低放树脂和中放树脂混合并搅拌；

步骤003，将混合后的低放树脂和中放树脂装填到废树脂包装容器中；

步骤004，将废树脂包装容器进行脱水操作。

以下结合图1和图2所示，详细描述本发明放射性树脂的处理系统和方法的一个实施例。

请参阅图1和图2，本发明放射性树脂的处理方法中，对于步骤001，离子交换容器8中的待更换树脂由除盐水箱6提供除盐水进行疏松，除盐水由离子交换容器8底部送入，使密实的树脂充分疏松，呈流态状。过量的除盐水经过滤器71过滤后送至废液处理装置7处理。完成疏松操作后，关闭疏松供水阀，开启树脂冲排阀，由除盐水箱6提供除盐水从离子交换容器8顶部送入，开启树脂输送管线的树脂输送阀，树脂在水力冲排下进入树脂暂存箱1。

根据树脂放射性水平不同，分开两个树脂暂存箱1用于分别暂存中放树脂和低放树脂。可通过玻璃窥窗11观察树脂冲排情况。在确认树脂冲排完成后，继续向离子交换容器8顶部送入干净除盐水，对离子交换容器8和管道进行冲洗，清除残余的树脂，直到通过玻璃窥窗11观察到冲排水中无残余树脂后，停止冲洗操作。进入树脂暂存箱1的过量冲排除盐水可经过树脂过滤器71过滤后，送至废液处理装置7处理。

对于步骤002，低放树脂和中放树脂在树脂暂存箱1中暂存进行放射性衰变，中放树脂暂存时间必须等于或超过60天，低放树脂暂存时间必须等于或超过30天。在经过要求的暂存衰变时间后，才能对树脂进行下一步的处理。

混合使用的输送装置2为电动螺杆输送泵，从两个树脂暂存箱1中的任意一个抽取树脂，并送至另一个树脂暂存箱1，从而达到混合低、中放树脂的目的。输送装置2设有超压保护装置，当输送装置2后端的管道出现堵塞等工况导致输送装置2运行压力超过设计值，安全释放阀21开启，形成回路，避免压力进一步上升。在确认管道堵塞后，可使用除盐水箱6提供冲排除盐水，清除管道堵塞。

对于搅拌使用的搅拌装置3为气动双隔膜泵。通过启动搅拌装置3从树脂暂存箱1中任意一个抽取除盐水，并返回任意一个树脂暂存箱1。返回的除盐水从喷射器12喷出，形成搅动流体，起到搅动和混合树脂的作用，使树脂暂存箱1中的树脂充分混合，形成均匀的树脂浆液。此外，可以由除盐水箱6或压缩空气罐61提供介质对树脂进行搅动混合。

对于步骤003，废树脂包装容器4为高整体性容器(HIC)，使用专用拖车91运输至废物填充站9附近。使用吊车把废树脂包装容器4吊装到废物填充站9并就位。连接填充脱水装置5和废树脂包装容器4，包括连接树脂填充管、脱水管及其他气、电供应管线。连接完成后，可通过除盐水箱6提供除盐水测试连接的密封性。启动输送装置2，把树脂暂存箱1中的树脂输送到填充脱水装置5并装填到废树脂包装容器4。填充过程中或通过填充脱水装置5设置的取样管道获取代表性树脂样品，装入取样瓶92，送至化学分析实验室分析，分析结果作为该废物包的特征数据记录入档。

对于步骤004，填充脱水装置5对废树脂包装容器4中的树脂进行脱水。在执行标准脱水程序后，通过脱出除盐水水量确认废树脂包装容器4中装填的树脂含水量少于废物体积的1％后，放射性树脂处理完成。

完成操作的废树脂包装容器4，解除与填充脱水装置5的所有连接。对废树脂包装容器4进行封盖操作，使用吊车把废树脂包装容器4装回专用拖车91，并转运到核电厂废物暂存库暂存。

在本发明中，对核电站低、中放水平放射性树脂进行处理时，首先通过将放射性树脂分为低放树脂和中放树脂，并分别容置于树脂暂存箱中暂存足够时间以降低其放射性活度，可以有效的降低废物包装体表面剂量率，再将低放树脂和中放树脂混合搅拌，使树脂达到装填废物包装容器的要求后，容置于废树脂包装容器中，既可以有效包装放射性树脂，满足废物包装要求，又可以减少废物包体积，降低废物处置成本。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。