放射性廢水處理
正文
放射性廢水中的放射性物質應儘可能作出安全的處理並轉移到安全的地方，使它對人和其他生物的危害減輕到最低限度。放射性廢水按所含的放射性濃度可分為兩類，一類為高水平放射性廢液，一類為低水平放射性廢水。前者主要是核燃料後處理第一循環產生的廢液，而後者則產生於核燃料前處理（包括鈾礦開採、水冶、精煉、核燃料製造等過程中產生的含鈾、鐳等的廢水）、核燃料後處理的其他工序，以及原子能發電站，套用放射性同位素的研究機構、醫院、工廠等排出的廢水。
國際原子能機構(IAEA)建議按放射性濃度水平將放射性廢水分為五類，其處理方法以及處理裝置禁止要求見表。 放射性核素用任何水處理方法都不能改變其固有的放射性衰變特性，其處理一般按兩個基本原則：①將放射性廢水排入水域(如海洋、湖泊、河流、地下水)，通過稀釋和擴散達到無害水平。這一原則主要適用於極低水平的放射性廢水的處理。②將放射性廢水及其濃縮產物與人類的生活環境長期隔離，任其自然衰變。這一原則對高、中、低水平放射性廢水都適用。
濃縮處理 有化學沉澱、離子交換、蒸發、生物化學、膜分離、電化學等方法，常用的方法是前三種。放射性廢水的處理效果，通常用去污係數(DF)和濃縮係數(CF)表示。前者的定義是廢水原有的放射性濃度C0與其處理後剩餘放射性濃度C之比，即DF=C0/C；後者的定義是廢水的原有體積與其處理後濃縮產物的體積之比，即CF=V原水/V濃縮。蒸發法、 離子交換法和化學沉澱法的代表性去污係數的數量級分別為104～106、10～103和10。
化學沉澱法 使沉澱劑與廢水中微量的放射性核素髮生共沉澱作用的方法。最通用的沉澱劑有鐵鹽、鋁鹽、磷酸鹽、 高錳酸鹽、石灰、蘇打等。對銫、釕、 碘等幾種難以去除的放射性核素要用特殊的化學沉澱劑。例如，放射性銫可用亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化銅或亞鐵氰化鎳共沉澱去除；也可用粘土混懸吸附──絮凝沉澱法去除。放射性釕可用硫化亞鐵、仲高碘酸鉛共沉澱法等去除。放射性碘可用磺化鈉和硝酸銀反應形成碘化銀沉澱的方法去除；也可用活性炭吸附法去除。沉澱污泥需進行脫水和固化處理。最有效的脫水方法是凍結-融化-真空或壓力過濾。
離子交換法 放射性核素在水中主要以離子形態存在，其中大多數為陽離子，只有少數核素如碘、磷、碲、鉬、鎝、氟等通常呈陰離子形式。因此用離子交換法處理放射性廢水往往能獲得高的去除效率。採用的離子交換劑主要有離子交換樹脂和無機離子交換劑。大多數陽離子交換樹脂對放射性鍶有高的去除能力和大的交換容量；酚醛型陽樹脂能有效地除去放射性銫，大孔型陽樹脂不僅能去除放射性陽離子，還能通過吸附去除以膠體形式存在的鋯、鈮、鈷和以絡合物形式存在的釕等。
無機離子交換劑具有耐高溫、耐輻射的優點，並且對銫、鍶等長壽命裂變產物有高度的選擇性。常用的無機離子交換劑有蛭石、沸石（特別是斜發沸石）、凝灰岩、錳礦石、某些經加熱處理的鐵礦石、鋁礦石以及合成沸石、鋁矽酸鹽凝膠、磷酸鋯等。
離子交換劑以單床（一般為陽離子交換劑床），雙床（陽樹脂床→陰樹脂床串聯）和混合床（陽、陰樹脂混裝的床）的形式工作。
蒸發法 用蒸發法處理含有難揮發性放射性核素的廢水可以獲得很高而穩定的去污係數和濃縮係數。此法需要耗用大量蒸發熱能。所以主要用於處理一些高、中水平放射性廢液。用的蒸發器有標準型、水平管型、強制循環型、升膜型、降膜型、盤管型等。蒸發過程中產生的霧末隨同蒸汽進入冷凝液,使其中的放射性增強,因此需設定霧末分離裝置，如旋風分離器、玻璃纖維填充塔、線網分離器、篩板塔、泡罩塔等。此外還要考慮起沫、腐蝕、結垢、爆炸等潛在危險和輻射防護問題。
用上述方法處理後的放射性廢水，排入水體的可通過稀釋，排入地下的可通過土壤對放射性核素的吸附和地下水的稀釋等作用，達到安全水平。
濃縮產物固化處理 化學沉澱污泥、離子交換樹脂再生廢液、失效的廢離子交換劑、吸附劑和蒸發濃縮殘液等放射性濃縮產物，要作固化處理。對固化體要求是：放射性核素的浸出率小，耐久和耐撞擊，在輻射以及溫度、濕度等變化的情況下不變質。主要有水泥和瀝青兩種固化法。水泥固化法的優點是工藝和設備簡單，費用低,其固化體耐壓、耐熱，比重為 1.2～2.2，可以投入海洋。缺點是固化體的體積比原物大，放射性浸出率較高。瀝青固化法的優點是其固化體放射性浸出率比水泥固化體小2～3個數量級，而且固化後的體積比原來的小；缺點是工藝和設備複雜，固化體容易起火和爆炸，在大劑量輻射下會變質等。此外還在研究塑膠固化法。
高水平放射性廢液處理 高水平放射性廢液大都貯存於地下池中。最初是用碳鋼池外加鋼筋混凝土池貯存鹼性廢液，後來用不鏽鋼池外加鋼筋混凝土池貯存酸性廢液。貯存池中設有冷卻盤管或冷凝裝置以導出廢液釋出的衰變熱，另外還裝有液溫、液位、滲漏等監測裝置以及廢液循環、通氣淨化裝置等（見圖）。 對高水平放射性廢液的固化處理是採用流化床煅燒法、噴霧煅燒法、罐內煅燒法和轉窯煅燒法，將廢液轉變成氧化物固體；或者採用玻璃固化法，將廢液燒製成磷酸鹽坡璃、硼矽酸鹽玻璃、矽酸鹽玻璃、霞石正長岩玻璃、玄武岩玻璃等。玻璃固化法的優點是固化體密實,在水、酸性和鹼性水溶液中的浸出率小，為10-7克／(厘米2·日)數量級;固化體傳熱率大,固化體的灰塵發生量小。但是設備複雜,並且需要使用耐高溫(900～1200℃)和耐腐蝕的材料；此外，一些放射性核素的揮發問題尚未解決。
放射性廢物的最後處置 長壽命的放射性核素的半衰期長達幾十年甚至上萬年，因此必須使它們與人類生活環境隔離。這種貯藏或處置為長期的、永久性的。放射性廢物的最終處置分為陸地處置和海洋處置兩類。陸地處置方法有：在人造貯藏庫內貯藏；在廢礦坑如岩鹽礦坑內貯藏；在土中埋藏和壓注入深的地層中等。海洋處置的一種方法是將低水平放射性廢液排入海中，依靠擴散和稀釋達到無害化；另一種方法是將放射性固體廢物封入容器投入深2000～10000米的海域。
但是上述處置方法都不能完全防止對環境的污染。為此，還研究用火箭將極高水平的放射性廢物發射到宇宙空間,或者使用大輸出功率的高密度中子源反應堆、高能質子加速器或核聚變反應堆，對裂變產物中的長壽命核素（如90鍶、137銫、 85氪、99鎝、129碘等）進行中子照射，使之發生核轉變，但這兩種處置法都還未實際套用。
