一種分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及放射性廢水處理領域，尤其是一種分離放射性廢水中硼和放射性核素 的方法。
【背景技術】
[0002] 在傳統壓水堆核電廠中采用硼進行反應性化學補償控制，硼濃度的調節是由化學 容積控制系統（簡稱化容系統）完成的。電廠運行期間，由于調硼和化容下泄操作頻繁，產 生大量含硼廢液。排出的硼廢液通過硼回收系統濃縮和凈化后，在電廠內回用。
[0003] 在美國AP1000核電站的設計中取消了硼回收系統，冷卻劑流出液中的硼基本上 全部排入廠址環境受納水體。
[0004] 硼酸具有急性毒性、慢性毒性和生殖毒性，進入水體中會影響生態環境及人類健 康。由于內陸電廠的循環冷卻水的稀釋能力遠小于沿海電廠，且受納水體為寶貴的淡水資 源，因此，內陸廠址需嚴格控制排放廢液中硼的含量。
[0005] 目前可采用除硼的工藝主要有蒸發、化學沉淀、離子交換、反滲透等。蒸發為二代 加核電站硼回收系統采用的除硼工藝，其優點是工藝成熟，工程運行經驗多，缺點是占地面 積大、能耗高、濃縮液中放射性核素活度高；離子交換對硼有較高的去污因子，但目前市場 上的離子交換樹脂對硼的工作交換容量都較低，處理含硼廢液會產生大量的廢樹脂；反滲 透法為海水淡化中除硼的主要工藝，為了保證除硼效率，反滲透除硼需調節硼溶液進水pH 值，由于硼酸為一元弱酸，調節pH值需加入大量堿，造成二次污染，且反滲透膜會對核素和 硼同時截留，同樣會在濃水側造成放射性核素的累積。同時，反滲透對硼酸的截留效果遠低 于其它離子，在硼的去污因子和濃縮倍數之間構成矛盾。當提高濃縮倍數時，反滲透對硼的 去污因子降低。在典型的反滲透系統中，當回收率達到80%以上時，硼的去除率不足30%。
[0006] 在進行含硼放射性廢液的處理時，可能會有不同的需求，除了硼的分離需求，還可 能有放射性核素的分離要求。本發明所提供的方法可將含硼放射性廢水分離為三股液流： 低硼含量、低放射性含量的液流；高硼含量、低放射性含量的液流和低硼含量、高放射性含 量的液流。除此之外，還可以將上述三種液流中的任意兩股液流進行摻混，以滿足不同的分 尚需求。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種分離放射性廢水中硼和 放射性核素的方法，將含硼放射性廢水分離為三股液流：低硼含量低放射性含量的液流、高 硼含量低放射性含量的液流和低硼含量高放射性含量的液流，便于后續工藝對三股液流的 處理。
[0008] 為實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0009] -種分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法，該方法包括如下步驟：
[0010] 步驟1)配備一電場，在其陽極和陰極之間設置垂直于該電場方向的陽離子交換 膜和陰離子交換膜，所述陽離子交換膜靠近所述陰極，與陰極之間構成陰極室，所述陰離子 交換膜靠近所述陽極，與陽極之間構成陽極室，陽離子交換膜與陰離子交換膜之間構成淡 水室；
[0011] 步驟2)在所述陽極室內填充強酸性陽離子交換樹脂，在所述陰極室內填充強堿 性陰離子交換樹脂，在所述淡水室內填充有混合離子交換樹脂；
[0012] 步驟3)向陰極室、陽極室和淡水室內通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在 電場的作用下迀移至陽極室，而淡水室中的核素離子迀移至陰極室，由此分離淡水室內放 射性廢水中的硼和放射性核素；
[0013] 在分離過程中，控制陽極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。
[0014] 進一步，控制所述陽極室與所述淡水室中硼的平均濃度的比值不大于20。
[0015] 進一步，調節進入所述步驟3)中的放射性廢水的pH值至9以上。
[0016] 進一步，所述步驟3)中放射性廢水在所述淡水室中的流向與在所述陽極室和所 述陰極室中的流向相反，且垂直于所述電場的方向。
[0017] 進一步，所述陽極室和所述陰極室的入水取自所述淡水室的出水。
[0018] 本發明的技術方案針對的是含有硼酸的放射性廢水，對其進行處理并且遵循不增 加新的放射性廢水的原則，本發明分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法利用了硼酸為 一元弱酸，放射性核素大部分以陽離子的形態存在于水中。在電場的作用下，淡水室的放射 性水中以離子態形式存在的硼酸根離子不斷向陽極迀移進入陽極室，因此陽極室出水中硼 酸的含量升高；淡水室中放射性核素向陰極迀移進入陰極室，由于陽離子無法透過陰離子 交換膜，陰離子無法透過陽離子交換膜，因此陽極室中的核素和陰極室中的硼酸根離子均 無法進入淡水室。最終的結果是陽極室出水中流出高硼含量、低放射性含量的液流；陰極室 出水中流出低硼含量、高放射性含量的液流；淡水室出水中流出低硼含量、低放射性含量的 液流。
[0019] 值得注意的是在分離過程中，必須要控制陽極室和淡水室中硼的濃度差，差值過 大會影響分離硼的效果。
[0020] 提升放射性廢水的PH值能夠提高分離硼的效果。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明中分離放射性廢水的示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面，參考附圖，對本發明進行更全面的說明，附圖中示出了本發明的示例性實施 例。然而，本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施 例。而是，提供這些實施例，從而使本發明全面和完整，并將本發明的范圍完全地傳達給本 領域的普通技術人員。
[0023] 為了易于說明，在這里可以使用諸如"上"、"下""左""右"等空間相對術語，用于 說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖 中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同