Kärnavloppsvatten hänvisar till avloppsvatten som innehåller radioaktiva ämnen som produceras under kärnkraftsanvändning. Dessa radioaktiva ämnen inkluderar främst tritium, uran, plutonium, thorium och radium. Kärnavloppsvatten härstammar främst från kärnkraftverk, tillverkning av kärnvapen, kärnmedicinsk forskning och radioaktiv materialproduktion. Baserat på dess strålningsnivå och källa kan kärnavloppsvatten kategoriseras i radioaktivt avloppsvatten på hög nivå och radioaktivt avloppsvatten på låg nivå.
1. Kärnkraftverk
- Kylvatten för reaktor: Används för att kyla kärnbränsle, som kan innehålla radioaktiva ämnen efter kontakt med bränslet.
- Tillbringad upparbetning av bränsle: Vatten som används för att extrahera återvunna kärnbränsle resulterar i radioaktivt flytande avfall på hög nivå.
- Rengöring av utrustning: Genererad från underhåll och rengöring av kärnkraftsanläggningar, som ofta innehåller radioaktiva ämnen med låg koncentration.
- Kondensatutsläpp: Vatten kondenserat från ångcirkulationssystemet kan ha små mängder radioaktiva ämnen.
2. Kärnkraftsläckor
- Stora mängder kärnavloppsvatten producerades under katastrofer som Tjernobyl och Fukushima kärnkraftsolyckor, vilket krävde långvarig lagring och behandling.
3. Kärnbränslecykel
- Uranbrytning: Extraktionen av uranmalm genererar avloppsvatten som innehåller radioaktiva element.
- Bränslebehandling: De kemiska processerna som är involverade i tillverkning av kärnbränsle kan leda till vattenföroreningar.
- Tillbringad upparbetning av bränsle: Återvinning och behandling av använt kärnkraftsbränsle producerar radioaktivt flytande avfall på hög nivå.
4. Kärnmedicin och forskning
-Medicinsk diagnos och behandling: Förfaranden som PET-CT-skanningar och strålbehandling av cancer använder radioaktiva isotoper, vilket genererar radioaktivt avloppsvatten på låg nivå.
- Nuclear Laboratory Research: Experiment som involverar radioaktiva material kan frigöra eller urladda kärnavloppsvatten.
1. Radioaktivt avloppsvatten på låg nivå (LLW)
-Innehåller små mängder radioaktiva isotoper (t.ex. tritium, jod-131, cesium-137).
- Huvudsakligen härstammar från rutinmässiga verksamheter av kärnkraftverk, forskningsinstitutioner och den medicinska industrin.
2. Radioaktivt avloppsvatten på hög nivå (HLW)
-främst genererad från förbehållet bränsleupparbetning och innehåller höga koncentrationer av radioaktiva ämnen (t.ex. Strontium-90, Cesium-137, Plutonium-239).
-visar extremt stark radioaktivitet och långa halveringstider, vilket kräver strikt behandling och långvarig lagring.
1. Miljöföroreningar
- Om de hanteras felaktigt kan radioaktiva ämnen i kärnavloppsvatten infiltrera jord, grundvatten, floder och hav, vilket leder till långvarig förorening.
2. Biologisk inverkan
-Radioaktiva element som Strontium-90 och Cesium-137 kan absorberas av marint liv, komma in i livsmedelskedjan och i slutändan påverka människors hälsa.
3. Mänskliga hälsorisker
- Långvarig exponering för radioaktivt avloppsvatten ökar riskerna för cancer, genetiska mutationer och skador på immunsystemet.
Kärnavloppsvatten kan inte släppas direkt in i miljön och måste genomgå fysiska, kemiska, biologiska och långvariga lagringsbehandlingar, inklusive:
1. Utfällning och filtrering (avlägsnande av suspenderade radioaktiva partiklar)
- Den kemiska koaguleringsmetoden innebär att lägga till utfällningar (såsom järnsalter, aluminiumsalter, läsk, fosfater) till kärnavloppsvatten. Dessa reagerar med radioaktiva nuklider, bildar olösliga fällningar, vilket effektivt minskar radioaktivt innehåll och renar avloppsvattnet.
2. Jonutbyte (avlägsnande av radioaktiva joner)
- Denna metod använder jonbyteshartser för att byta radioaktiva katjoner eller anjoner med icke-radioaktiva joner, vilket signifikant minskar koncentrationen av radioaktiva ämnen, vilket säkerställer att de behandlade avloppsvattnet uppfyller utskrivningsstandarder.
3. Avdunstning och koncentration (minska avloppsvolymen)
- Avdunstningsuppvärmning skiljer vatten från radioaktiva material, vilket gör att den kondenserade ångan säkert kan släppas ut, medan det koncentrerade radioaktiva avfallet genomgår stelning för ytterligare behandling.
4. Bioteknikbehandling
- Mikroorganismer och växter kan ta bort radioaktiva nuklider genom absorption, ackumulering, nederbörd och expansionsmekanismer, vilket minskar radioaktivt innehåll för att uppfylla urladdningsstandarder.