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核电站放射性废液处理方法及其发展趋势

矫彩山

哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨150001

摘要简要介绍了核电站放射性废液的来源及种类，处理原则及主要处理方法；同时，
对我国秦山第二及第三核电厂放射性废液的处理方法及改进措施等进行了介绍；特别地，对

美国卡勒韦等核电站所采用的先进液体废物处理系统及其应用效果等作了较详细介绍；最

后，对放射性废液处理研究的发展趋势等加以简要介绍。

关键词核电站放射性废液处理方法
根据国际原子能机构(IAEA）的规定，放射性废液（LRW）根据其放射性活
度的大小可分为四级：第1级放射性活度小于或等于3.7×102Bq/L，为弱放废液；
第II级放射性活度大于3.7×102Bq/L，小于或等于3.7×105Bq/L，为低放废液；
第III级放射性活度大于3.7×105Bq/L，小于或等于3.7×109Bq/L，为中放废液；
第Ⅳ级放射性活度大于3.7×109Bq/L，为高放废液。在压水堆核电站运行过程中
要产生一定数量的放射性废液，其中绝大多数属于弱放及低放废液，但也有相当
数量的中、高放废液，这些废液必须进行处理，否则将对环境产生一定的危害。
1.放射性废水处理原则与方法
1.1放射性废水的处理原则
放射性核素用任何水处理方法都不能改变其固有的放射性衰变特性，其处理
一般按两个基本原则进行：①将放射性废液排入海洋、湖泊、河流或地下水等水
域，通过稀释和扩散达到无害水平，主要适用于极低水平的放射性废液的处理；
②将放射性废液及其浓缩产物与人类的生活环境长期隔离，任其自然衰变，这一
原则对高、中、低水平放射性废液都适用。
所以，现行的放射性废液处理原则是先将废液进行浓缩分离，清液直接排放
或回用，而浓缩流则进行固化处理或深层地下处置。
1.2放射性废水的浓缩分离方法
放射性废液浓缩分离方法包括蒸发法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法
及电化学法等，其中前三种方法比较常用。放射性废水的处理效果，通常用去污

系数(DF)和浓缩系数(CF)表示，前者的定义是废水原有的放射性浓度C0与其处理

后剩余放射性浓度C之比，即DF=C0/C；后者的定义是废水的原有体积与其处理

后浓缩产物的体积之比，即CF=V原水/V浓缩。
(1)蒸发浓缩法
用蒸发法处理放射性废液的效率比较高，处理只含有不挥发性放射性污染物
的废液时，单效蒸发器可达到l04以上的去污系数，而使用多效蒸发器和带有除
雾沫装置的蒸发器则能达到106~l08的去污系数。但是，该法需要耗用大量蒸发热
能，所以主要用于处理一些中、高放废液，同时该处理方法还要考虑起沫、腐蚀、
结垢、爆炸等潜在危险和辐射防护问题。为节省蒸汽，降低成本，各国在新型高
效蒸发器的研制方面进行了大量工作，开发出多种型式的高效蒸发器。
(2)化学沉淀法
废液中大多数放射性核素的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等化合物溶解度较低，
所以可通过化学沉淀法进行处理，其目的是使废液中的放射性核素转移并浓集到
小体积的污泥中去，从而降低废液中剩余放射性，使其达到排放标准。该法的主
要优点是费用低廉，对大多数放射性核素具有良好的去除效果，且对水质、水量
变化适应性较强，经验成熟。主要包括铁盐、铝盐、磷酸盐、苏打—石灰絮凝沉
淀等方法，大多数絮凝方法通常能达到l0的去污系数，某些特殊的化学处理方法
能达到l02或更大的去污系数。
(3)离子交换法
许多放射性核素在水中呈离子状态，只有少数核素如碘、磷、碲、钼、锝、
氟等通常呈阴离子形式，因而很适合用离子交换法进行处理且往往能获得高的去
除效率。大多数阳离子交换树脂对放射性锶有高的去除能力和大的交换容量；酚
醛型阳树脂能有效地除去放射性铯，大孔型阳树脂不仅能去除放射性阳离子，还
能通过吸附去除以胶体形式存在的锆、铌、钴和以络合物形式存在的钌等。但是，
该法也存在一个较致命的弱点，即当废液中放射性核素或非放射性离子含量较高
时，树脂床很快会穿透而失效，而通常处理放射性废水的树脂是不进行再生处理
的，所以，一旦树脂失效则应立即更换，且废树脂属于放射性固体废物，需要永
久封闭储存处理。
(4)膜分离法
由于膜分离技术具有出水水质好、物料无相变、能耗低、适应性强等特点，
各国对膜分离技术应用于放射性废液的处理开展了积极研究，使之有可能成为放
射性废水的高效、经济、可靠的处理方法。目前，国外所采用的膜技术主要有：
微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、水溶性多聚物—膜过滤(PF)、反渗透(RO)、电
渗析(ED)、膜蒸馏(MD)、电化学离子交换(EIX)、液膜(LM)、铁氧体吸附过滤膜
分离及阴离子交换纸膜等方法。
尽管相关科学研究不断取得进展，但是放射性废物的处理和处置仍然是世界
一大难题。就放射性废水而言，以上介绍的处理技术各有优缺点和