CN113409978A - 一种放射性废钠处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种放射性废钠处理系统，包括放射性废钠预处理单元、放射性废钠处理单元、放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；所述放射性废钠预处理单元连接放射性废钠处理单元，所述放射性废钠处理单元分别连接放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；所述放射性废钠预处理单元将放射性废钠转变为液态，过滤后输送至放射性废钠处理单元；所述放射性废钠处理单元控制放射性废钠与水蒸气反应，反应后的放射性废液输送至放射性废液处理单元，反应后的放射性废气输送至放射性废气处理单元。本发明的系统提高了放射性废物安全管理水平，实现放射性废物的最小化。

Description

一种放射性废钠处理系统和方法

技术领域

本发明涉及放射性废物处理技术领域，特别是涉及一种放射性废钠处理系统和方法。

背景技术

钠冷快堆是采用液态金属钠作为冷却剂，钠冷快堆机组在运行期间会产生一定数量的放射性废钠，其主要来源于钠回路设备检修过程中更换和拆除设备中残留的钠，以及钠回路取样过程中产生的钠，快堆机组退役期间也将产生大量放射性废钠。放射性废钠不仅具有放射性的特点，而且具有金属钠的以下特性、金属钠是最活泼的金属元素之一，金属钠易与水和空气中的氧气发生化学反应；钠与水反应生成强碱氢氧化钠与氢气，反应很剧烈，且伴随放出大量的热，反应产物氢气在空气中的浓度超过4％就可能发生爆炸；钠与氧气发生反应，生成多种氧化物，一般认为，当温度高于110～130摄氏度时，钠就会发生燃烧现象；钠燃烧会产生大量的钠气溶胶，主要对人的皮肤和呼吸系统有一定影响。故机组运行期间和退役期间产生的放射性废钠需要采取一定的处理措施，将其转化成稳定的状态进行妥善和安全处置，否则存在较大的安全隐患。

目前，国内对非放射性钠一般采用回收钠厂再加工和采用燃烧处置的方式进行处理，对于放射性废钠采取暂存的方式进行处理，然而由于金属钠的特殊性质，暂存处理存在较大的安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对现有的放射性废钠处理存在安全隐患的问题，提供一种放射性废钠处理系统和方法，以解决放射性废钠处理的问题，提高核电厂放射性废物安全管理水平，实现放射性废物的最小化。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种放射性废钠处理系统，包括放射性废钠预处理单元、放射性废钠处理单元、放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元通过管线连接放射性废钠处理单元，所述放射性废钠处理单元通过管线分别连接放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元将需要处理的放射性废钠从固态转变为液态，过滤后输送至放射性废钠处理单元；

所述放射性废钠处理单元控制放射性废钠与水蒸气反应，反应后的放射性废液输送至放射性废液处理单元，反应后的放射性废气输送至放射性废气处理单元；

所述放射性废液处理单元将放射性废液存储至一定液位后排放；

所述放射性废气处理单元将放射性废气循环过滤至满足放射性废气排放标准后排放。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，包括放射性废钠暂存容器、放射性废钠过滤器、放射性废钠输送泵和放射性废钠桶加热装置；

所述放射性废钠处理单元，包括放射性废钠喷射装置、放射性废钠反应釜、除盐水系统、水蒸汽系统和混合气体系统；

所述放射性废液处理单元，包括废液排放泵和废液收集罐；

所述放射性废气处理单元，包括废气过滤机构、废气排放风机和放射性测量仪表；

所述放射性废钠暂存容器安置在放射性废钠桶加热装置上；

所述放射性废钠暂存容器通过管线依次连接放射性废钠过滤器、放射性废钠输送泵和放射性废钠喷射装置；

所述放射性废钠喷射装悬挂在放射性废钠反应釜内；

所述放射性废钠反应釜上部通过管线分别连接废气过滤机构入口和除盐水系统，所述放射性废钠反应釜中部通过管线分别连接水蒸汽系统和混合气体系统，所述放射性废钠反应釜底部通过管线依次连接废液排放泵和废液收集罐；

所述废气过滤机构出口通过管线依次连接废气排放风机和放射性测量仪表。

进一步地，所述放射性废钠处理单元，还包括汽水分离器和冷却水系统，所述放射性废钠反应釜侧面上部通过管线连接汽水分离器，所述汽水分离器的冷凝液侧通过管线连接废液收集罐，所述汽水分离器的冷却水侧通过管线连接冷却水系统，所述汽水分离器的气侧通过管线连接废气过滤机构入口。

进一步地，所述连接放射性废钠暂存容器和放射性废钠过滤器的管线上设置放射性废钠过滤器前隔离阀，所述连接放射性废钠过滤器和放射性废钠输送泵的管线上设置放射性废钠过滤器后隔离阀，所述连接放射性废钠输送泵和放射性废钠喷射装置的管线上依次设置压力表B和放射性废钠反应釜入口阀。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，还包括对连接放射性废钠暂存容器、放射性废钠输送泵、放射性废钠喷射装置的管线进行加热的放射性废钠输送管线加热装置。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜入口阀与放射性废钠喷射装置的管线外表面设置加热保温装置。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，还包括氩气储存罐，所述氩气储存罐通过管线分别连接放射性废钠暂存容器和放射性废钠反应釜。

进一步地，所述氩气储存罐出口设置氩气储存罐出口隔离阀，所述氩气储存罐出口隔离阀通过管线分别连接放射性废钠暂存容器和放射性废钠反应釜，所述连接氩气储存罐出口隔离阀和放射性废钠暂存容器的管线上设置废钠暂存容器氩气入口隔离阀，所述连接氩气储存罐出口隔离阀和放射性废钠反应釜的管线上依次设置压力表A和放射性废钠反应釜氩气入口隔离阀。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜和除盐水系统的管线上设置除盐水入口隔离阀。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜和水蒸汽系统的管线上设置水蒸汽入口隔离阀A和水蒸汽入口隔离阀B。

进一步地，所述放射性废钠处理单元，还包括压力表D、温度计、氢计和液位计，所述压力表D、温度计、氢计和液位计分别通过管线安装在放射性废钠反应釜顶部。

进一步地，所述混合气体系统，包括氮气储存罐和二氧化碳气体储存罐，所述氮气储存罐和二氧化碳气体储存罐的出口合并成混合气体出口后与放射性废钠反应釜连接。

进一步地，所述氮气储存罐的出口设置氮气储存罐出口隔离阀，所述二氧化碳气体储存罐的出口设置二氧化碳气体储存罐出口隔离阀，所述连接混合气体出口和放射性废钠反应釜的管线上依次设置压力表C和放射性废钠反应釜气体入口隔离阀。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜和汽水分离器的管线上设置气体排放出口阀。

进一步地，所述废气过滤机构包括两个并联的废气过滤器A和废气过滤器B。

进一步地，所述连接废气过滤机构和放射性废钠反应釜的管线上设置隔离阀A，所述连接废气过滤机构和汽水分离器的管线上设置隔离阀B，所述废气过滤器A的入口设置废气过滤器A入口隔离阀，所述废气过滤器A的出口设置废气过滤器A出口隔离阀，所述废气过滤器B的入口设置废气过滤器B入口隔离阀，所述废气过滤器B的出口设置废气过滤器B出口隔离阀，所述废气排放风机出口设置废气排放风机出口隔离阀，所述废气过滤机构入口和废气排放风机出口隔离阀之间通过管线设置隔离阀C，所述废气排放风机出口隔离阀通过管线连接厂房通风系统，所述连接废气排放风机出口隔离阀和厂房通风系统的管线上依次设置放射性测量仪表和废气排放阀。

进一步地，所述冷却水系统入口设置冷却水入口阀，所述冷却水系统出口设置冷却水出口阀，所述汽水分离器的冷却水侧通过管线分别连接冷却水入口阀和冷却水出口阀。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜和废液排放泵的管线上设置废液排放阀，所述废液排放泵出口设置废液排放泵出口阀，所述连接汽水分离器的冷凝液侧设置汽水分离器出口阀，所述废液收集罐入口设置废液收集罐入口隔离阀，所述废液排放泵出口阀和汽水分离器出口阀均通过管线与废液收集罐入口隔离阀连接。

进一步地，所述放射性废钠处理系统的阀门采用电动阀门，控制采用PLC进行自动控制，PLC控制采用西门子S7.0版本进行编程控制系统中的电动阀，用以实现系统的自动运行和控制。

一种放射性废钠处理方法，包括如下步骤、将需要处理的放射性废钠从固态转变为液态，过滤后与水蒸气反应；反应过程中，控制放射性废钠与水蒸气反应的速度；反应后的放射性废气经过汽液分离后，气体经循环过滤至满足放射性废气排放标准后排放至系统所在厂房通风系统，液体和反应后的放射性废液存储至一定液位后排入电站放射性废液处理系统。

进一步地，所述放射性废钠处理方法，具体包括如下步骤、

1、放射性废钠处理系统自动控制废气排放风机，将放射性废钠反应釜抽真空；

2、放射性废钠加热装置自动控制加热放射性废钠至110摄氏度-120摄氏度，放射性废钠输送管线加热装置自动控制加热放射性废钠输送管线至110摄氏度-120摄氏度；

3、启动放射性废钠输送泵，液态放射性废钠经放射性废钠过滤器后通过废钠喷射装置喷射至反应釜内隔板上；

4、放射性废钠处理系统自动监测混合气体气体浓度，并根据氢气浓度自动向放射性废钠反应釜内注入气体，自动控制水蒸汽入口阀门A和水蒸汽入口隔离阀B，并根据氢气监测结果向放射性废钠反应釜内注入水蒸气，使放射性废钠反应釜内放射性废钠与水蒸汽进行充分反应；

5、放射性废钠处理系统自动控制反应后的放射性废气经废气过滤机构循环过滤至放射性测量仪表检测合格后，经废气排放风机排入系统所在厂房通风系统；

6、放射性废钠处理系统自动控制除盐水入口阀门，并向放射性废钠反应釜注入除盐水；

7、放射性废钠处理系统自动控制废液排放泵，将反应后的放射性废液排放至废液收集罐内；放射性废钠处理系统自动控制废液收集罐，将废液收集罐内的放射性废液排放至电站放射性废液处理系统。

进一步地，所述放射性废钠处理系统自动控制反应后的放射性废气向汽水分离器注入，自动控制冷却水系统向汽水分离器注入冷却水，自动控制废气过滤机构过滤反应后的放射性废气，自动控制汽水分离器汽液分离后的气体经废气过滤机构循环过滤至放射性测量仪表检测合格后排入系统所在厂房通风系统，自动控制汽水分离器汽液分离后的液体排放至废液收集罐。

本发明的有益技术效果、

本发明的放射性废钠处理系统，包括放射性废钠预处理单元、放射性废钠处理单元、放射性废液处理单元和放射性废气处理单元，所述放射性废钠预处理单元首先将放射性废钠从固态转化为液态后输送，提高了放射性废钠处理的可行性和安全性；设置放射性废钠过滤器，对液态放射性废钠中的杂质进行过滤，避免放射性废钠喷射装置堵塞，提高了放射性废钠处理系统的安全性和可靠性；对放射性废钠输送管线布置电加热和保温装置，对喷射装置布置电加热装置，使得放射性废钠传输过程中保持恒温，防止输送管线和喷射装置堵塞，提高了放射性废钠处理系统的安全性和可靠性；

反应釜内部设计一个放射性废钠喷射装置，该喷射装置通过管线焊接固定在反应釜顶部，并于放射性废钠反应釜入口阀连接，该装置在压力作用下将使其放射性废钠均匀喷射在反应釜中，增大放射性废钠与反应介质的有效面积，有效控制放射性废钠反应的速度，提高了放射性废钠处理的安全性；

在反应釜内部设计不同孔径的隔板A、隔板B、隔板C，每层隔板设计成不同孔径的栅格结构，隔板A孔径为2mm、隔板B孔径为1.5mm、隔板C孔径为1mm，隔板采用1厘米厚不锈钢，隔板采用焊接方式分别固定在反应釜内的隔板支撑块A、支撑块B、支撑块C上，使其放射性废钠喷射后流动在不同的隔板上，并均匀分布，减小放射性废钠在反应釜中的颗粒直径，同时增大放射性废钠与反应介质的有效面积，可有效控制放射性废钠反应的速度，提高了放射性废钠处理的安全性；

其处理工艺采用水蒸气+氮气处理工艺，水蒸汽入口管线分别设置在隔板A上部和隔板B下部，混合气入口管线设置在隔板A的下部，通过水蒸汽进入反应釜内流量的控制来控制与放射性废钠的反应速度，同时通过检测反应釜内氢气的浓度来控制水蒸汽和氮气的注入量来控制钠水反应的速度，防止氢爆的产生，提高了系统的安全性。

放射性废气处理单元，两台高效过滤器采用并联设计，一备一用，对放射性废钠处理过程中产生的放射性废气进行过滤和监测，监测合格后排放，同时设计废气返回管线，当放射性废气监测不合格时打开返回管线上的阀门，关闭出口隔离阀，使得气体通过过滤器循环过滤，监测合格后排放，大大保证了对环境的安全，提高了系统的安全性。

放射性废液处理单元，对放射性废钠处理过程中产生的放射性废液进行收集，纳入电站放射性废液处理系统进行处理，保证了对环境的安全，提高了系统的安全性。

附图说明

图1为本发明的放射性废钠处理系统结构示意图；

图2为本发明的放射性废钠反应釜结构示意图。

图中，1、放射性废钠暂存容器；2、放射性废钠过滤器前隔离阀；3、放射性废钠过滤器；4、放射性废钠过滤器后隔离阀；5、放射性废钠输送泵；6、放射性废钠反应釜入口阀、7、放射性废钠桶加热装置；8、氩气储存罐；9、氩气储存罐出口隔离阀；10、废钠暂存容器氩气入口隔离阀；11、放射性废钠反应釜氩气入口隔离阀；12、压力表A；13、压力表B；14、放射性废钠喷射装置；15、放射性废钠反应釜；16、氮气储存罐；17、气体储存罐；18、氮气储存罐出口隔离阀；19、气体储存罐出口隔离阀；20、放射性废钠反应釜气体入口隔离阀；21、水蒸汽入口隔离阀A；22、除盐水入口隔离阀；23、压力表C；24、压力表D；25、温度计；26、氢计；27、液位计；28、气体排放出口阀；29、汽水分离器；30、汽水分离器出口阀；31、废液排放阀；32、废液排放泵；33、废液排放泵出口阀；34、废液收集罐入口隔离阀；35、废液收集罐；36、废液收集罐出口隔离阀；37、冷却水入口阀；38、冷却水出口阀；39、隔离阀A；40、隔离阀B；41、废气过滤器A入口隔离阀；42、废气过滤器A；43、废气过滤器A出口隔离阀；44、废气过滤器B入口隔离阀；45、废气过滤器B；46、废气过滤器B出口隔离阀；47、废气排放风机；48、废气排放风机出口隔离阀；49、废气排放阀；50、隔离阀C；51、放射性测量仪表；52、加热保温装置；53、水蒸汽入口隔离阀B；54、隔板A；55、隔板B；56、隔板C；57、支撑块A；58、支撑块B；59、支撑块C。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左端”、“右端”、“上方”、“下方”、“外侧”、“内侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种放射性废钠处理系统，包括放射性废钠预处理单元、放射性废钠处理单元、放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元通过管线连接放射性废钠处理单元，所述放射性废钠处理单元通过管线分别连接放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元将需要处理的放射性废钠从固态转变为液态，过滤后输送至放射性废钠处理单元；

所述放射性废钠处理单元控制放射性废钠与水蒸气反应，反应后的放射性废液输送至放射性废液处理单元；反应后的放射性废气经过汽液分离后，气体输送至放射性废气处理单元，液体输送至放射性废液处理单元；

所述放射性废液处理单元将放射性废液存储至一定液位后排入电站放射性废液处理系统；

所述放射性废气处理单元将放射性废气循环过滤至满足放射性废气排放标准后排放至系统所在厂房通风系统。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，包括放射性废钠暂存容器1、放射性废钠过滤器3、放射性废钠输送泵5和放射性废钠桶加热装置7；

所述放射性废钠处理单元，包括放射性废钠喷射装置14、放射性废钠反应釜15、除盐水系统、水蒸汽系统和混合气体系统；

所述放射性废液处理单元，包括废液排放泵32和废液收集罐35；

所述放射性废气处理单元，包括废气过滤机构、废气排放风机47和放射性测量仪表51；

所述放射性废钠暂存容器1安置在放射性废钠桶加热装置7上；

所述放射性废钠暂存容器1通过管线依次连接放射性废钠过滤器3、放射性废钠输送泵5和放射性废钠喷射装置14；

所述放射性废钠喷射装14悬挂在放射性废钠反应釜15内；

所述放射性废钠反应釜15上部通过管线分别连接废气过滤机构入口和除盐水系统，所述放射性废钠反应釜15中部通过管线分别连接水蒸汽系统和混合气体系统，所述放射性废钠反应釜15底部通过管线依次连接废液排放泵32和废液收集罐35；

所述废气过滤机构出口通过管线依次连接废气排放风机47和放射性测量仪表51。

进一步地，所述放射性废钠处理单元，还包括汽水分离器29和冷却水系统，所述放射性废钠反应釜15侧面上部通过管线连接汽水分离器29，所述汽水分离器29的冷凝液侧通过管线连接废液收集罐35，所述汽水分离器29的冷却水侧通过管线连接冷却水系统，所述汽水分离器29的气侧通过管线连接废气过滤机构入口。

进一步地，所述连接放射性废钠暂存容器1和放射性废钠过滤器3的管线上设置放射性废钠过滤器前隔离阀2，所述连接放射性废钠过滤器3和放射性废钠输送泵5的管线上设置放射性废钠过滤器后隔离阀4，所述连接放射性废钠输送泵5和放射性废钠喷射装置14的管线上依次设置压力表B13和放射性废钠反应釜入口阀6。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，还包括对连接放射性废钠暂存容器1、放射性废钠输送泵5、放射性废钠喷射装置14的管线进行加热的放射性废钠输送管线加热装置。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜入口阀6与放射性废钠喷射装置14的管线外表面设置加热保温装置52。

进一步地，所述放射性废钠预处理单元，还包括氩气储存罐8，所述氩气储存罐8通过管线分别连接放射性废钠暂存容器1和放射性废钠反应釜15，当放射性废钠不进行处理的时候，通过打开阀门氩气储存罐出口隔离阀9、废钠暂存容器氩气入口隔离阀10、放射性废钠反应釜氩气入口隔离阀11，分别向放射性废钠暂存容器1和放射性废钠反应釜15内充入氩气，防止放射性钠进行反应，对罐中的放射性钠进行保护，起到安全贮存的功能。

进一步地，所述氩气储存罐8出口设置氩气储存罐出口隔离阀9，所述氩气储存罐出口隔离阀9通过管线分别连接放射性废钠暂存容器1和放射性废钠反应釜15，所述连接氩气储存罐出口隔离阀9和放射性废钠暂存容器1的管线上设置废钠暂存容器氩气入口隔离阀10，所述连接氩气储存罐出口隔离阀9和放射性废钠反应釜15的管线上依次设置压力表A12和放射性废钠反应釜氩气入口隔离阀11。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜15和除盐水系统的管线上设置除盐水入口隔离阀22。

进一步地，所述水蒸汽系统入口设置水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B 53。

进一步地，所述放射性废钠处理单元，还包括压力表D24、温度计25、氢计26和液位计27，所述压力表D24、温度计25、氢计26和液位计27分别通过管线安装在放射性废钠反应釜15顶部，用于实时测量放射性废钠反应釜15内的压力、温度、氢气含量和液位。

进一步地，所述混合气体系统，包括氮气储存罐16和二氧化碳气体储存罐17，所述氮气储存罐16和二氧化碳气体储存罐17的出口合并成混合气体出口后与放射性废钠反应釜15连接。

进一步地，所述氮气储存罐16的出口设置氮气储存罐出口隔离阀18，所述二氧化碳气体储存罐17的出口设置二氧化碳气体储存罐出口隔离阀19，所述氮气储存罐出口隔离阀18和二氧化碳气体储存罐出口隔离阀19通过管线与放射性废钠反应釜气体入口隔离阀20连接，所连接的管线上依次设置压力表C23。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜15和汽水分离器29的管线上设置气体排放出口阀28。

进一步地，所述废气过滤机构包括两个并联的废气过滤器A42和废气过滤器B45。

进一步地，所述连接废气过滤机构和放射性废钠反应釜15的管线上设置隔离阀A39，所述连接废气过滤机构和汽水分离器29的管线上设置隔离阀B40，所述废气过滤器A42的入口设置废气过滤器A入口隔离阀41，所述废气过滤器A42的出口设置废气过滤器A出口隔离阀43，所述废气过滤器B45的入口设置废气过滤器B入口隔离阀44，所述废气过滤器B45的出口设置废气过滤器B出口隔离阀46，所述废气排放风机47出口设置废气排放风机出口隔离阀48，所述废气过滤机构入口和废气排放风机出口隔离阀48之间通过管线设置隔离阀C50，所述废气排放风机出口隔离阀48通过管线连接系统所在厂房通风系统，所述连接废气排放风机出口隔离阀48和系统所在厂房通风系统的管线上依次设置放射性测量仪表51和废气排放阀49。

进一步地，所述冷却水系统入口设置冷却水入口阀37，所述冷却水系统出口设置冷却水出口阀38，所述汽水分离器29的冷却水侧通过管线分别连接冷却水入口阀37和冷却水出口阀38。

进一步地，所述连接放射性废钠反应釜15和废液排放泵32的管线上设置废液排放阀31，所述废液排放泵32出口设置废液排放泵出口阀33，所述连接汽水分离器29的冷凝液侧设置汽水分离器出口阀30，所述废液收集罐入口设置废液收集罐入口隔离阀34，所述废液排放泵出口阀33和汽水分离器出口阀30均通过管线与废液收集罐入口隔离阀34连接。

将连接放射性废钠处理系统内的所有阀门初始状态均设置为关闭状态。

放射性涉钠设备检修过程中和一回路取样分析过程中产生的放射性废钠储存在放射性废钠暂存容器1中。

日常暂存期间，打开氩气储存罐出口隔离阀9和废钠暂存容器氩气入口隔离阀10，向放射性废钠暂存容器1通入氩气进行保护。

当需要处理放射性废钠时，包括如下步骤、

1、放射性废钠反应釜15抽真空、打开隔离阀A39、废气过滤器A入口隔离阀41、废气过滤器A出口隔离阀43、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49，启动废气排放风机47，将放射性废钠反应釜15抽真空，降低放射性废钠反应釜15中氧的含量，当压力表D24测得的放射性废钠反应釜15中为微负压(小于0MPa)时停运废气排放风机47，关闭隔离阀A39、废气过滤器A入口隔离阀41、废气过滤器A出口隔离阀43、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49。

2、放射性废钠预处理、关闭废钠暂存容器氩气入口隔离阀10，启动放射性废钠加热装置7和放射性废钠输送管线加热装置，当放射性废钠加热装置7的温度达到120摄氏度时，放射性废钠加热装置7自动断电，当放射性废钠加热装置7的温度低于110摄氏度时，放射性废钠加热装置7自动通电加热；当放射性废钠输送管线加热装置的温度达到120摄氏度时，放射性废钠输送管线加热装置自动断电，当放射性废钠输送管线加热装置的温度低于110摄氏度时，放射性废钠输送管线加热装置自动通电加热。

3、放射性废钠输送、打开放射性废钠过滤器前隔离阀2、放射性废钠过滤器后隔离阀4、放射性废钠反应釜入口阀6，启动放射性废钠输送泵5，液态放射性废钠经放射性废钠过滤器3过滤去除杂质后，通过放射性废钠喷射装置14将放射性废钠雾化喷射到放射性废钠反应釜15的隔板上，当放射性废钠喷射装置14的喷射计量达到设定值(500克)后，放射性废钠输送泵5自动停止，放射性废钠过滤器前隔离阀2、放射性废钠过滤器后隔离阀4、放射性废钠反应釜入口阀6关闭，完成放射性废钠的输送。

4、放射性废钠反应控制、缓慢打开水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B53，水蒸汽系统向放射性废钠反应釜15内通入水蒸汽，放射性废钠反应釜15内的水蒸汽与放射性钠进行反应，生成氢氧化钠溶液和氢气。

反应过程中，通过对加入放射性废钠反应釜15中水蒸汽的流量的控制来控制水蒸气与放射性废钠的反应速度，系统通过压力表D24、温度计25和氢计26来实时测量放射性废钠反应釜15内的压力、温度和氢气含量，并对放射性废钠反应釜15内的压力、温度和氢气含量设定限值。当测量值超过设定限值后，通过自动控制连锁，自动关闭水蒸汽入口隔离阀A21和水蒸汽入口隔离阀B 53，停止水蒸汽供给，减缓放射性反应釜15中水蒸气与放射性废钠的反应速度。

随着反应时间的持续，生成的氢气浓度升高，当放射性废钠反应釜15内的氢气溶度达到2.5％时，系统自动关闭水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B 53，放射性废钠反应釜15内的水蒸汽与放射性废钠继续反应；当放射性废钠反应釜15内的氢气溶度达到3.0％时，系统自动打开氮气储存罐出口隔离阀18和放射性废钠反应釜气体入口隔离阀20，氮气储存罐16向放射性废钠反应釜15内通入氮气，以防止放射性废钠反应釜15内的氢气溶度大于等于4％,引起爆炸；当放射性废钠反应釜15内的氢气溶度下降到小于1％时，系统自动关闭氮气储存罐出口隔离阀18和放射性废钠反应釜气体入口隔离阀20，然后自动打开水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B 53，水蒸汽系统向放射性废钠反应釜15内缓慢通入水蒸汽；继续按照以上要求进行控制，经重复以上步骤多次后，直至放射性废钠反应釜15内的氢气溶度不再上升，说明放射性废钠反应釜15内的放射性废钠已反应完全，此时系统自动关闭氮气储存罐出口隔离阀18、放射性废钠反应釜气体入口隔离阀20和水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B 53。

反应期间，如果放射性废钠反应釜15内的压力达到1.5MPa(反应釜设计压力2MPa)时，也说明放射性废钠反应釜15内的放射性废钠已反应完全，此时系统自动关闭氮气储存罐出口隔离阀18、放射性废钠反应釜气体入口隔离阀20和水蒸汽入口隔离阀A 21和水蒸汽入口隔离阀B 53。

5、放射性废气监测排放

当废气过滤器A 42正常使用时，系统自动打开气体排放出口阀28、汽水分离器出口阀30、废液收集罐入口隔离阀34、冷却水入口阀37、冷却水出口阀38、隔离阀B 40、废气过滤器A入口隔离阀41、废气过滤器A出口隔离阀43、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49，自动启动废气排放风机47，反应后的放射性废气经汽水分离器29汽液分离后，气体经废气过滤器A42过滤，放射性测量仪表51检测合格后排入系统所在厂房通风系统；气体经废气过滤器A42过滤，放射性测量仪表51检测不合格后，系统自动关闭废气排放阀49，自动打开隔离阀C50，经废气过滤器A42循环过滤直至放射性测量仪表51检测合格后排系统所在入厂房通风系统。当压力表D24显示小于0MPa时，系统自动停运废气排放风机47，自动关闭气体排放出口阀28、汽水分离器出口阀30、废液收集罐入口隔离阀34、冷却水入口阀37、冷却水出口阀38、隔离阀B 40、废气过滤器A入口隔离阀41、废气过滤器A出口隔离阀43、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49。

当废气过滤器A 42故障和失效后，系统自动打开气体排放出口阀28、汽水分离器出口阀30、废液收集罐入口隔离阀34、冷却水入口阀37、冷却水出口阀38、隔离阀B 40、废气过滤器B入口隔离阀44、废气过滤器B出口隔离阀46、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49，自动启动废气排放风机47，反应后的放射性废气经汽水分离器29汽液分离后，气体经废气过滤器A42过滤，放射性测量仪表51检测合格后排入系统所在厂房通风系统；气体经废气过滤器A42过滤，放射性测量仪表51检测不合格后，系统自动关闭废气排放阀49，自动打开隔离阀C50，经废气过滤器A42循环过滤直至放射性测量仪表51检测合格后排入系统所在厂房通风系统。当压力表D24显示小于0MPa时，系统自动停运废气排放风机47，自动关闭气体排放出口阀28、汽水分离器出口阀30、废液收集罐入口隔离阀34、冷却水入口阀37、冷却水出口阀38、隔离阀B 40、废气过滤器B入口隔离阀44、废气过滤器B出口隔离阀46、废气排放风机出口隔离阀48和废气排放阀49。

6、放射性废钠反应釜15冲洗、系统自动打开除盐水入口阀22，除盐水系统向放射性废钠反应釜15注入除盐水，系统通过液位计27来实时测量放射性废钠反应釜15内的液位，并对放射性废钠反应釜15内的液位设定限值，当测量值超过设定限值后，系统自动关闭除盐水入口阀22，并在设定时间(5分钟)内如果压力表24D和氢计26的数值不再发生变化，则系统继续自动打开除盐水入口阀22，除盐水系统向放射性废钠反应釜15注入除盐水，重复上述操作，直至放射性废钠反应釜15内液位达到总设定值后，系统自动关闭除盐水入口阀22。

打开氩气储存罐出口隔离阀9和放射性废钠反应釜氩气入口隔离阀11，向放射性废钠反应釜15内通入氩气进行保护。

7、放射性废液监测排放、系统自动打开废液排放阀31、废液排放泵出口阀33、废液收集罐入口隔离阀34，自动启动废液排放泵32，将反应后的放射性废液排放至废液收集罐35内后，系统自动关闭废液排放阀31、废液排放泵出口阀33和废液收集罐入口隔离阀34，自动停运废液排放泵32。当废液收集罐35内液位达到设定值后，系统自动打开废液收集罐出口隔离阀36，将放射性废液排入电站放射性废液处理系统后，系统自动关闭废液收集罐出口隔离阀36。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种放射性废钠处理系统，其特征在于，包括放射性废钠预处理单元、放射性废钠处理单元、放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元通过管线连接放射性废钠处理单元，所述放射性废钠处理单元通过管线分别连接放射性废气处理单元和放射性废液处理单元；

所述放射性废钠预处理单元将需要处理的放射性废钠从固态转变为液态，过滤后输送至放射性废钠处理单元；

所述放射性废钠处理单元采用水蒸气+氮气处理工艺，通过水蒸汽的控制来控制与放射性废钠的反应速度，通过检测反应釜内氢气的浓度来控制水蒸汽和氮气的注入量来控制钠水反应的速度，反应后的放射性废液输送至放射性废液处理单元；反应后的放射性废气经过汽液分离后，气体输送至放射性废气处理单元，液体输送至放射性废液处理单元；

所述放射性废液处理单元将放射性废液存储至一定液位后排入电站放射性废液处理系统；

所述放射性废气处理单元将放射性废气循环过滤至满足放射性废气排放标准后排放至系统所在厂房通风系统。

2.根据权利要求1所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠预处理单元，包括放射性废钠暂存容器、放射性废钠过滤器、放射性废钠输送泵和放射性废钠桶加热装置；

所述放射性废钠处理单元，包括放射性废钠喷射装置、放射性废钠反应釜、除盐水系统、水蒸汽系统和混合气体系统；

所述放射性废液处理单元，包括废液排放泵和废液收集罐；

所述放射性废气处理单元，包括废气过滤机构、废气排放风机和放射性测量仪表；

所述放射性废钠暂存容器安置在放射性废钠桶加热装置上；

所述放射性废钠暂存容器通过管线依次连接放射性废钠过滤器、放射性废钠输送泵和放射性废钠喷射装置；

所述放射性废钠喷射装悬挂在放射性废钠反应釜内；放射性废钠反应釜内设置3层不同孔径的隔板，所述放射性废钠喷射装置将放射性液态钠喷射到放射性废钠反应釜内不同孔径的隔板上；

所述放射性废钠反应釜上部通过管线分别连接废气过滤机构入口和除盐水系统，所述放射性废钠反应釜中部通过管线分别连接水蒸汽系统和混合气体系统，所述放射性废钠反应釜底部通过管线依次连接废液排放泵和废液收集罐；

所述废气过滤机构出口通过管线依次连接废气排放风机和放射性测量仪表。

3.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠处理单元，还包括汽水分离器和冷却水系统，所述放射性废钠反应釜侧面上部通过管线连接汽水分离器，所述汽水分离器的冷凝液侧通过管线连接废液收集罐，所述汽水分离器的冷却水侧通过管线连接冷却水系统，所述汽水分离器的气侧通过管线连接废气过滤机构入口。

4.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠预处理单元，还包括对连接放射性废钠暂存容器、放射性废钠输送泵、放射性废钠喷射装置的管线进行加热的放射性废钠输送管线加热装置。

5.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠预处理单元，还包括氩气储存罐，所述氩气储存罐通过管线分别连接放射性废钠暂存容器和放射性废钠反应釜。

6.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠处理单元，还包括压力表D、温度计、氢计和液位计，所述压力表D、温度计、氢计和液位计分别通过管线安装在放射性废钠反应釜顶部。

7.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述混合气体系统，包括氮气储存罐和二氧化碳气体储存罐，所述氮气储存罐和二氧化碳气体储存罐的出口合并成混合气体出口后与放射性废钠反应釜连接。

8.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述废气过滤机构包括两个并联的废气过滤器A和废气过滤器B。

9.根据权利要求2所述的放射性废钠处理系统，其特征在于，所述放射性废钠处理系统的阀门采用电动阀门，控制采用PLC进行自动控制，PLC控制采用西门子S7.0版本进行编程控制系统中的电动阀，用以实现系统的自动运行和控制。

10.一种放射性废钠处理方法，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的放射性废钠处理系统，包括如下步骤：将需要处理的放射性废钠从固态转变为液态，过滤后与水蒸气反应；反应过程中，控制放射性废钠与水蒸气反应的速度；反应后的放射性废气经过汽液分离后，气体经循环过滤至满足放射性废气排放标准后排放至系统所在厂房通风系统，液体和反应后的放射性废液存储至一定液位后排入电站放射性废液处理系统。

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