核環(huán)境保護(hù)與污染控制技術(shù)叢書

前言

近年來世界各國核工業(yè)的迅速發(fā)展和放射性同位素在國民經(jīng)濟(jì)各部門、科學(xué)研究各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，給人們提出了一個(gè)迫切需要解決的問題，即如何有效地處理由此而產(chǎn)生的大量的放射性廢水，也可以說，這一問題處理的好壞直接關(guān)系到核工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題。放射性廢水進(jìn)入環(huán)境后造成水和土壤污染并可能通過多種途徑進(jìn)入人體，對(duì)環(huán)境和人類造成危害。在核工業(yè)中，熱鈾處理過程中產(chǎn)生的包含主要裂變產(chǎn)物的廢液，具有強(qiáng)烈的放射性，目前在處理這類廢液方面，唯一的方法是在控制條件下把廢液（或固化）藏于與外界隔離的地方。然而除此之外，在鈾選冶和放射性應(yīng)用過程中，產(chǎn)生數(shù)量大的還是中放射性廢水（中放廢水）、低放射性廢水（低放廢水），隨著核電站和后處理的陸續(xù)投入使用，放射性廢水不斷產(chǎn)生，放射性廢水的處理技術(shù)也隨之由簡單的暫存、稀釋排放向“零排放”目標(biāo)邁進(jìn)。當(dāng)前幾個(gè)核大國中，美國經(jīng)歷了由直接向環(huán)境排放發(fā)展到深度凈化的過程。1944年開始，美國漢福特核材料生產(chǎn)基地投入運(yùn)行，由此產(chǎn)生了大量的低放廢液，美國為此修建了很多地上的蓄水池和地下滲溝來排放這些低放廢水，通過天然蒸發(fā)和地下滲流處理低放廢水，有些蓄水池和地下滲溝距離哥倫比亞河僅100m，造成了地下水和環(huán)境的污染。這種早期的低放廢水處理方式的危害性較大。1987年，美國國會(huì)當(dāng)年發(fā)布法令，要求1995年前停止這種低放廢液處理方法。隨后美國開發(fā)了低放廢水處理技術(shù)，相繼發(fā)展了無機(jī)離子吸附超濾技術(shù)、壓縮蒸發(fā)反滲透處理技術(shù)和旋轉(zhuǎn)超濾技術(shù)。俄羅斯也經(jīng)歷了由直接海洋排放向“零排放”的發(fā)展過程。前蘇聯(lián)早期向北冰洋直接排放放射性廢水，直接處置放射性固體廢物容器、放射性廢液容器和反應(yīng)堆芯，直到1993年，這種放射性廢物處置方式才被停止。俄羅斯新型后處理廠產(chǎn)生的低放廢水采用“零排放”工藝，低放廢水首先被暫存在廢液罐內(nèi)，之后，廢液經(jīng)過沉淀、過濾、離子交換得到深度凈化，凈化后的水重復(fù)利用。英國從一開始就比較重視低放廢水中長壽命核素的深度去除，開發(fā)了SETP工藝、SIXEP工藝、EARP工藝和TPP沉淀工藝，從而使廢液得到凈化。SETP主要是處理酸性和堿性低放廢水，通過中和原理，將廢水變?yōu)橹行?，其中的放射性元素通過超濾得到分離、去除。SIXEP于1985年投入運(yùn)行。低放廢水經(jīng)過SIXEP后，其中絕大部分的137Cs和90Sr被去除。EARP主要用來去除廢水中的錒系元素。TPP沉淀法主要針對(duì)的是锝，將其從廢水中分離出去。我國早期低放廢水主要采用沉淀和天然蒸發(fā)池等兩種工藝。目前我國低放廢水處理新技術(shù)不斷發(fā)展，共沉淀、超濾、選擇性吸附工藝、熱泵蒸發(fā)工藝和膜法處理工藝正處于研發(fā)和應(yīng)用階段。本書共分7章，以鈾礦開采、鈾水冶及其應(yīng)用（如核電站、乏燃料后處理、放射性同位素應(yīng)用等）工藝過程為主線，在介紹核工業(yè)中典型生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地闡述了各生產(chǎn)過程中放射性廢水產(chǎn)生、廢水水質(zhì)特征；詳細(xì)論述了各種核放射性廢水的傳統(tǒng)處理方法、生物處理及膜處理方法、放射性廢水的綜合利用、放射性污泥和濃縮液的處理與處置等方面的技術(shù)細(xì)節(jié)及研究前沿，注重吸取當(dāng)今世界有關(guān)放射性核廢水處理研究的新成果，并結(jié)合工程實(shí)例加以論述。全書具有體系結(jié)構(gòu)完善、理論與實(shí)際相結(jié)合、針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，注重核工業(yè)放射性廢水處理知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性、理論性及實(shí)用性相結(jié)合的原則，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性。本書由周書葵、婁濤、龐朝暉、劉迎九等編著而成。在編著過程中還得到了南華大學(xué)謝水波教授、婁金生教授的審閱和指導(dǎo)；在編著和出版中得到了南華大學(xué)教務(wù)處、國家自然科學(xué)基金（51174117、11175081）、湖南省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目（2011SK 2015）、湖南省重點(diǎn)學(xué)科——市政工程學(xué)科的大力支持與資助；化學(xué)工業(yè)出版社在本書的編輯、出版中付出了辛勤的勞動(dòng)；在本書編著中，參考了本書末所列出作者的有關(guān)文獻(xiàn)，從中得到了許多啟發(fā)，在此一并表示衷心的感謝。本書可供環(huán)境工程、市政工程、核能等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參閱。限于編著者水平，加上由于涉及的學(xué)科（專業(yè)）較多，有些問題還有待于進(jìn)一步推敲，故書中不足和疏漏之處難以避免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編著者2011年9月

內(nèi)容概要

　　本書以鈾礦開采、鈾水冶及核燃料應(yīng)用（如核電站、乏燃料后處理、放射性同位素應(yīng)用等）過程為主線，系統(tǒng)介紹了放射性廢水來源、水質(zhì)特征，論述了放射性廢水處理方法和綜合利用、放射性污泥和濃縮液的處理處置等方法。本書注重吸取現(xiàn)有放射性廢水處理研究的新成果、新技術(shù)，并結(jié)合工程實(shí)例加以論述。
　　本書針對(duì)性強(qiáng)，注重放射性廢水處理的系統(tǒng)性、理論性及實(shí)用性，可供環(huán)境工程、市政工程、核能等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參閱。

書籍目錄

第1章 緒論
1.1 物質(zhì)的放射性
1.1.1 放射性的衰變規(guī)律
1.1.2 核素的衰變常數(shù)、半衰期與平均壽命
1.1.3 放射性的活度與比活度
1.2 放射性的應(yīng)用
1.3 放射性的危害及其防護(hù)
1.3.1 放射性的危害
1.3.2 放射性危害的防護(hù)
第2章 放射性廢水的來源和分類
2.1 概述132.2 放射性廢水分類
2.3 鈾選冶廠生產(chǎn)工藝及其放射性廢水
2.3.1 概述
2.3.2 酸法水冶和堿法水冶
2.3.3 堆浸和地浸
2.3.4 鈾金屬生產(chǎn)
2.4 核電站及其放射性廢水
2.4.1 核反應(yīng)堆的主要類型
2.4.2 核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)
2.4.3 核電站放射性廢水
2.5 乏燃料后處理過程及其放射性廢水
2.5.1 脫殼廢水
2.5.2 后處理廢水
2.6 放射性同位素應(yīng)用及其放射性廢水
2.6.1 醫(yī)用廢水
2.6.2 工業(yè)用廢水
2.6.3 實(shí)驗(yàn)室廢水
第3章 傳統(tǒng)放射性廢水的處理方法
3.1 鈾選冶廢水處理方法
3.1.1 堆浸和地浸廢水處理
3.1.2 鈾選冶廠廢水處理
3.1.3 鈾尾礦廢水處理
3.2 反應(yīng)堆與乏燃料后處理的廢水處理方法
3.2.1 混凝沉淀 過濾處理
3.2.2 蒸發(fā)處理
3.2.3 離子交換處理
第4章 放射性廢水的生物處理和膜處理方法
4.1 生物處理法
4.1.1 概述
4.1.2 微生物與放射性核素的作用方式
4.1.3 鈾等放射性物質(zhì)的生物吸附
4.1.4 影響生物處理的因素
4.1.5 生物處理法在放射性廢水處理中的應(yīng)用
4.2 膜分離處理法
4.2.1 概述
4.2.2 膜的分類與分離原理
4.2.3 制備方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2.4 膜法水處理的預(yù)處理工藝
4.2.5 膜分離技術(shù)在放射性廢水處理中的應(yīng)用
第5章 放射性廢水的綜合利用
5.1 放射性廢水中回收鈾和鐳
5.1.1 鈾的回收
5.1.2 鐳的回收
5.2 核燃料后處理高放廢液中提取裂變同位素和超鈾元素
5.2.1 裂變同位素的提取
5.2.2 超鈾元素的提取
5.3 放射性廢水中回收酸堿等化學(xué)試劑
5.3.1 后處理廠硝酸和異己酮的回收
5.3.2 鈾水冶廠回收氨水和硝酸
5.4 放射性廢水的重復(fù)利用
5.4.1 工藝廢水直接返回利用
5.4.2 中水系統(tǒng)
第6章 放射性污泥與濃縮液的處理與處置
6.1 濃縮液的固化處理
6.1.1 概述
6.1.2 水泥固化處理
6.1.3 瀝青固化處理
6.1.4 塑料固化處理
6.2 高放廢液固化處理
6.2.1 煅燒法處理
6.2.2 玻璃固化
6.2.3 陶瓷固化
6.2.4 人造巖石固化
6.3 高放廢液的最終處置
6.3.1 槽式儲(chǔ)存
6.3.2 分離 嬗變
6.3.3 最終處置
第7章 放射性廢水處理工程實(shí)踐
7.1 中放廢水處理工程
7.1.1 工程概況
7.1.2 廢水處理工藝流程及特點(diǎn)
7.1.3 工藝運(yùn)行與管理
7.2 弱放廢水處理工程
7.2.1 工程概況
7.2.2 廢水處理工藝及特點(diǎn)
7.2.3 工藝改進(jìn)
7.2.4 工藝運(yùn)行及管理
7.3 某核電站的放射性廢水處理工程
7.3.1 工程概況
7.3.2 廢水處理工藝流程及特點(diǎn)
附錄
附錄Ⅰ 輕水堆核電廠放射性廢液處理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定
附錄Ⅱ 核電廠放射性液態(tài)流出物排放技術(shù)要求
附錄Ⅲ 放射性廢物的分類
附錄Ⅳ 操作非密封源的輻射防護(hù)規(guī)定
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：ADS在安全和長期穩(wěn)定運(yùn)行方面尚存在許多問題。該技術(shù)通向?qū)嵱玫牡缆啡匀缓荛L，開發(fā)ADS耗資巨大。作為ADS研究方面處于領(lǐng)先地位的美國，最近認(rèn)為，ATW（ADS）的希望與挑戰(zhàn)并存。用反應(yīng)堆或加速器將長壽命錒系元素轉(zhuǎn)化為短壽命放射性核素或穩(wěn)定同位素，可以認(rèn)為是一種放射性廢水無害化處理的設(shè)想。為了實(shí)現(xiàn)這種想法，必須找出從高放廢液中提取錒系元素的方法，并建造高通量反應(yīng)堆或加速器。但是對(duì)嬗變法的論證表明，這種方法原則上是可行的，但現(xiàn)代技術(shù)水平還不能使其順利實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)存的反應(yīng)堆中，裂變的同時(shí)進(jìn)行著中子俘獲，從而產(chǎn)生半衰期很長的核素，即理想的嬗變不能完全實(shí)現(xiàn)。因此，不論是快堆還是ADS，都不能消滅MA和LLFP，而只能減少M(fèi)A和LLFP。所以，地質(zhì)處置仍然是不可避免的，只是待處置的高放廢物量將大大減少。6.3.3 最終處置根據(jù)廢物的類型的不同，采用不同的最終處置方法。目前，已有比較成熟的技術(shù)對(duì)中低放廢液進(jìn)行最終的安全處置。對(duì)于高放廢液，由于其中含有毒性極大、半衰期很長的放射性核素，安全處置仍是一個(gè)難題。

編輯推薦

《放射性廢水處理技術(shù)》為湖南省重點(diǎn)學(xué)科專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目。

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