放射性廢物處理與處置2011年2月哈爾濱工程大學矯彩山放射性廢物處理與處置2011年2月哈爾濱工程大學第2章放射性廢氣的處理2.1放射性廢氣的來源回顧天然放射性核素：氡氣、14C

、3H（）人工放射性核素：核試驗反應堆運行裂變產物：Kr、I、T活化產物：14C、T、41Ar核材料的提取核燃料生產乏燃料后處理核廢物處理與整備放射性同位素生產包括：工藝廢氣（Off-gas）排風廢氣存在形態：氣體氣溶膠溶解器排氣（DissolverOffGas，DOG）工藝容器排氣（VesselOffGas，VOG）第2章放射性廢氣的處理2.1放射性廢氣的來源回顧包括：溶解器第2章放射性廢氣的處理2.2放射性廢氣的處理技術2.2.1通風法——稀釋排放法對象:礦井、廠房、實驗室……管理:氣流組織由低污染區流向高污染區。防止發生逆流和竄流綠區橙區紅區第2章放射性廢氣的處理2.2放射性廢氣的處理技術防止發生逆流第2章放射性廢氣的處理2.2.2貯存衰變法1.加壓貯存衰變法對象:短壽命氣體放射性廢物核素的放射性毒性經10個T1/2降至原來的0.1%，20個T1/2降至原來的1×10-6。原理第2章放射性廢氣的處理2.2.2貯存衰變法核素的放射第2章放射性廢氣的處理2.2.2貯存衰變法2.吸附床滯留衰變法原理：裂變氣體氪和氙在吸附滯留床（延遲床）內的連續吸附、解吸過程中得到足夠的滯留時間，降低放射性。優點：常溫、常壓運行，無轉動部件、廢氣泄流量小，操作簡單，可靠性高。T=kdM/FT—平均滯留時間，s；M—吸附劑重量，g；kd—動態吸附系數，cm3/g；F—氣體流量，cm3/s。通常使用活性炭作為吸附劑第2章放射性廢氣的處理2.2.2貯存衰變法原理：裂變氣體氪和2.2.3低溫回收法對象:85Kr、T等核素1.低溫吸附法H2ONH3H型絲光沸石尾氣NH3氣液分離干燥預冷活性炭O2N2KrXeO2N2KrXeO2N2KrXeO2N2KrXeO2N2H2ONH3加熱解吸雜質預冷精制粗KrKr產品第2章放射性廢氣的處理2.2.3低溫回收法H2ONH3H型絲光沸石尾氣NH3氣液第2章放射性廢氣的處理2.2.3低溫回收法2.低溫精餾法CECE+CD法回收氚第2章放射性廢氣的處理2.2.3低溫回收法CECE+CD法回第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法1.干法除塵旋風除塵器袋式過濾器電除塵器

采用玻璃纖維、天然纖維或合成纖維做成濾袋，可處理1μm以下的塵粒，效率98%。缺點是不耐高溫，怕水。

結構簡單，操作管理方便，費用低廉，適用除去大于5μm的塵粒，可作為過濾器的前置除塵器。

優點是氣流阻力小，可處理高溫、高濕氣體，粒徑0.05~50μm的塵，效率99%~99.9%。缺點是投資高，維修費用大，占地面積大。第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法采用玻璃纖維、天然第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法1.干法除塵硅膠柱吸附器高溫陶瓷過濾器燒結金屬過濾器

極性吸附劑，可除去水蒸氣和NOx

對粒徑大于5μm粒子的過濾效率達99%，缺點是設備體積大，陶瓷過濾管使用壽命短，維修更換工作量大。

材質有不銹鋼、鎳、因科鎳合金等，過濾效率與過濾器孔徑大小有關，一般可達99%以上。優點是使用壽命長，缺點是價格較貴。第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法極性吸附劑，可第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法2.濕法除塵篩板塔處理能力大，壓降小，造價低，但處理負荷窄，安裝及操控要求高。泡罩塔操作穩定，適用于多種介質，但結構復雜，阻力降大，造價高。

a.泡罩塔板b.圓形泡罩

適宜于凈化高溫、易燃、易爆的含塵氣體，缺點是能耗高，產生二次廢物，易腐蝕設備等。第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法a.泡罩塔板第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法2.濕法除塵浮閥塔兼有泡罩塔和篩板塔的優點，已成為國內應用最廣泛的塔型。填充床洗滌器功能：氣體除塵和吸收結構：立式和臥式床體結構：固定床、移動床和流化床；兩相流動方式：并流、逆流和錯流形式。

填料塔結構簡圖第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法填料塔結構簡圖第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法2.濕法除塵噴淋洗滌器具有結構簡單，壓力損失小，操作平穩。用堿性溶液洗滌可兼有除塵與吸收酸性氣體的作用。⑥文丘里洗滌器包括收縮段、喉管和擴散段，是去除氣體中較多塵粒和吸收氣態污染物的有效設備之一。

第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法3.高效過濾法對象:放射性氣溶膠設備：高效微粒空氣過濾器（HighEfficiencyParticulateAirFilter，HEPA），①~④填充密度依次提高。篩分效應：d>1μm的顆粒；慣性碰撞：0.5<d<1μm的顆粒；攔截效應：0.1<d<1μm的顆粒，填充密度越高，攔截效率也越高；布朗擴散：d<0.1μm的顆粒，由于布朗運動而在介質中無序運動的路徑較長，被捕集概論較高；靜電效應：與濾材及使用環境有關；吸附效應：物理的或化學的吸附作用。玻璃纖維過濾器優點：

效率高、壓降低、能耗小，連續工作數年無需維護，濾芯可再生或直接處置。缺點：

遇潮或堿液易使阻力增大，纖維被腐蝕，出現氣體短路，過濾效率降低。措施：使氣體在120℃下通過濾芯，或冷卻除水后再過濾。直徑0.3

μm的氣溶膠微粒，HEPA的凈化效率達99.97%。后處理廠尾氣常用玻璃纖維、合成纖維等過濾材料。第2章放射性廢氣的處理2.2.4除塵法篩分效應：d>1μm的第2章放射性廢氣的處理2.2.5吸附法定義:固體物質表面對氣體或液體分子的吸著現象稱為吸附，其中被吸附的物質稱為吸附質，固體物質稱為吸附劑。優點：吸附過程能夠有效脫除一般方法難于分離的低濃度有害物質，具有凈化效率高、可回收有用組分、設備簡單、易實現自動化控制等優點。缺點：吸附容量較小、設備體積大。第2章放射性廢氣的處理2.2.5吸附法第2章放射性廢氣的處理2.2.5吸附法物理吸附化學吸附吸附層：單層或多層單層作用力：范德華力化學鍵力吸附速率：極快較慢吸附熱：較小較大可逆性：可逆不可逆選擇性：無選擇性有選擇性再生性：可再生一般不可再生第2章放射性廢氣的處理2.2.5吸附法物理吸附化學吸附吸附層2.2.5吸附法吸附平衡：經過足夠長的時間，吸附質在兩相中的含量趨于穩定，互呈平衡，稱為吸附平衡。影響因素：影響氣體吸附的因素很多，包括操作條件、吸附劑性質、吸附質性質和濃度、吸附劑活性以及接觸時間、吸附器性能等。吸附機理：外擴散、內擴散、吸附第2章放射性廢氣的處理AA132A氣體滯留層控制步驟：是整個過程的速率最慢一步。工作過程:恒壓變溫吸附及恒溫變壓吸附。2.2.5吸附法第2章放射性廢氣的處理AA132A氣體滯留層2.2.5吸附法吸附劑的選擇具有較大的平衡吸附量，一般與比表面積成正比；具有良好的選擇性；容易解吸，平衡吸附量與溫度或壓力有較敏感關系；有一定機械強度和耐磨性，性能穩定，床層壓降低，價格低。常用吸附劑

活性炭

硅膠

活性氧化鋁分子篩比表面積m2/g600~1700

350

200~500

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第2章放射性廢氣的處理應用

耐高溫，耐酸堿，易解吸，可反復再生。

親水性極性吸附劑。

機械強度高，可在移動床上用。

極性吸附劑，對水等極性分子具有較高吸附性能。2.2.5吸附法第2章放射性廢氣的處理應用耐高溫，耐酸2.2.6核燃料循環廢氣處理1.核燃料循環前端我國在《鈾礦地質輻射防護和環境保護規定》（GB15848-1995）中，對鈾礦井的防塵降氡作了如下規定：(1)井下作業場所，必須采取“加強通風、堅持濕式作業、密閉氡塵源、做好個人防護、加強防護設施管理和經常檢查”等綜合措施，把空氣中有害物質濃度降至國家標準以下。(2)凡產生放射性粉塵和有害氣體的地面作業場所，必須有通風裝置，通風系統應防止污染物的回流，進風口的粉塵濃度不應大于0.1mg/m3，氡濃度不應大于150Bq/m3。(3)平巷和斜井深度超過20m、豎井或淺井超過10m、天井超過5m，均應采用機械通風。第2章放射性廢氣的處理2.2.6核燃料循環廢氣處理第2章放射性廢氣的處理2.2.6核燃料循環廢氣處理2.核燃料循環后端

第2章放射性廢氣的處理后處理廠溶解尾氣處理流程示意圖2.2.6核燃料循環廢氣處理第2章放射性廢氣的處理后處理廠溶2.2.6核燃料循環廢氣處理2.核燃料循環后端

NOx吸收129I處理