國(guó)家電投集團(tuán)上海核工院攻關(guān)核電環(huán)保領(lǐng)域痛點(diǎn)
來(lái)源：中國(guó)電力報(bào) 時(shí)間：2026-05-21 15:29
在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)能源綠色轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，核電作為清潔低碳的主力能源，正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。放射性廢物的安全處理處置作為守護(hù)核電安全的“最后一公里”，是關(guān)系到核電高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。
2012年起，國(guó)家電投集團(tuán)上海核工院依托國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)，牽頭協(xié)同“國(guó)和一號(hào)”產(chǎn)業(yè)鏈上下游單位，直面核電環(huán)保領(lǐng)域的行業(yè)痛點(diǎn)，針對(duì)廢液處理、廢固轉(zhuǎn)運(yùn)減容、安全處置等重點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)啟了長(zhǎng)達(dá)十余年的技術(shù)攻關(guān)。攻堅(jiān)進(jìn)程中，團(tuán)隊(duì)打通處理、轉(zhuǎn)運(yùn)、減容、處置的放廢管理全鏈條，以一系列自主創(chuàng)新技術(shù)成果填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，相關(guān)成果已應(yīng)用于“國(guó)和一號(hào)”示范工程項(xiàng)目，并將在CAP系列堆型后續(xù)項(xiàng)目全面應(yīng)用。該成果獲評(píng)國(guó)家電投集團(tuán)2025年度科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
膜上攻堅(jiān)
破解核素與硼分離世界難題
放射性廢液的高效處理，是核電綠色發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。而核素與硼的高效分離，是長(zhǎng)期困擾業(yè)界的世界性難題。
“核素與硼的分離問(wèn)題，就像帶一長(zhǎng)串密碼的門(mén)禁，膜材料的孔徑大小、電荷性質(zhì)稍有偏差，膜對(duì)離子的選擇性歸零。一次解密錯(cuò)誤，密碼就會(huì)重新生成，前面所積累的密碼本就要推翻重寫(xiě)?！眻F(tuán)隊(duì)帶頭人施偉說(shuō)。他從膜材料入手，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了技術(shù)攻關(guān)。大家白天做實(shí)驗(yàn)、測(cè)數(shù)據(jù)，晚上查文獻(xiàn)、析機(jī)理，常常通宵達(dá)旦。為了驗(yàn)證膜的分離截留性能，團(tuán)隊(duì)成員先后駐扎核電現(xiàn)場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展熱態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證。
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)帶頭人伊成龍，每天一早穿上厚厚的防護(hù)服就一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，一站就是一整天。打球跑步都很少出汗的他，在實(shí)驗(yàn)室里常常被汗水浸透衣衫。
經(jīng)過(guò)上千次的試驗(yàn)驗(yàn)證，他和團(tuán)隊(duì)終于開(kāi)發(fā)出硼透過(guò)率、核素截留率、脫硼率都顯著優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的廢液處理膜，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了以“分離+截留”為核心的廢液處理技術(shù)，成功突破了核素和硼難以高效分離的技術(shù)瓶頸，構(gòu)建了核電廠(chǎng)液態(tài)流出物近零排放的關(guān)鍵技術(shù)體系，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)核素與硼的高效分離和90%以上的硼回收率。相較于常規(guī)工藝有效減少了除硼工藝的固體廢物產(chǎn)生量，從源頭上降低了核電廢物的處置壓力。
協(xié)同破局
打造多維減容高效閉環(huán)
“放射性固體廢物減容是提升核電廢物管理經(jīng)濟(jì)性的核心手段。每減少一立方米廢物，就能為行業(yè)節(jié)約數(shù)萬(wàn)元處置成本。”減容技術(shù)研發(fā)牽頭人周焱說(shuō)。他以“多維耦合減容”思路，在廢物轉(zhuǎn)運(yùn)、處理和干燥減容等環(huán)節(jié)多管齊下，為放射性廢物設(shè)計(jì)出一套安全、高效、便捷的“瘦身”方案。
傳統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，濕廢物在管道里容易堵塞、難防護(hù)，團(tuán)隊(duì)成員反復(fù)測(cè)試，不斷優(yōu)化屏蔽結(jié)構(gòu)與輸送路徑，成功開(kāi)發(fā)出“離堆式無(wú)管轉(zhuǎn)運(yùn)”裝置，其單次轉(zhuǎn)運(yùn)效率領(lǐng)先國(guó)外同類(lèi)工藝12.5%以上。在廢樹(shù)脂處理中，面對(duì)“干燥溫度高則活性基團(tuán)降解、溫度低則水分難除”的兩難困境，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出低溫真空均勻干燥工藝，精準(zhǔn)控溫控壓，在保護(hù)樹(shù)脂活性的前提下將結(jié)合水含量降至4%以下，大幅減少了廢物最終處置體積?；瘜W(xué)廢液處理方面則創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了負(fù)壓蒸發(fā)與干燥組合技術(shù)，通過(guò)熱泵能量回收將能耗降低30%以上，總減容比超80%。最終，團(tuán)隊(duì)成員構(gòu)建起放射性廢物“轉(zhuǎn)運(yùn)—處理—減容”的高效閉環(huán)，單機(jī)組放射性固體廢物年設(shè)計(jì)產(chǎn)生量相比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求減少30%，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
聚力攻堅(jiān)
守護(hù)核電安全“最后一環(huán)”
放射性廢物處置是守護(hù)核電安全的最后一環(huán)。項(xiàng)目實(shí)施前，我國(guó)尚無(wú)彌散性廢物300年安全處置技術(shù)，在晝夜溫差大、鹽離子濃度極高的惡劣處置環(huán)境下長(zhǎng)期服役的混凝土材料更是行業(yè)空白。國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格高昂、技術(shù)封鎖嚴(yán)密，也無(wú)法論證長(zhǎng)期安全處置能力。
為攻克這一難題，團(tuán)隊(duì)將目光投向了抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人錢(qián)磊帶領(lǐng)成員聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈單位，開(kāi)展碳纖維增強(qiáng)混凝土材料配方攻關(guān)。在完成耐久性評(píng)估的過(guò)程中，為了獲取真實(shí)處置環(huán)境下的環(huán)境參數(shù)，項(xiàng)目組深入甘肅放射性廢物處置場(chǎng)開(kāi)展實(shí)地調(diào)研。
一望無(wú)際的戈壁灘上，黃沙漫卷，寸草難生，唯有遠(yuǎn)處的胡楊林在風(fēng)沙中傲然挺立，用虬結(jié)的根系牢牢鎖住腳下的沙土。錢(qián)磊說(shuō)：“在極端環(huán)境下堅(jiān)守百年，我們的目標(biāo)其實(shí)和戈壁中的胡楊一樣?！彼谩昂鷹罹瘛奔?lì)團(tuán)隊(duì)，鼓勵(lì)大家要研發(fā)出經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)的處置容器。最終，團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十年攻關(guān)，在容器研發(fā)和長(zhǎng)期耐久性論證方面實(shí)現(xiàn)突破，成功開(kāi)發(fā)了基于多因素耦合分析的碳纖維增強(qiáng)混凝土材料耐久性評(píng)估模型，建立了碳纖維增強(qiáng)混凝土耐久性分析試驗(yàn)方法，并實(shí)現(xiàn)了碳纖維增強(qiáng)混凝土高完整性容器的批量化生產(chǎn)。這些容器將應(yīng)用于多個(gè)核電項(xiàng)目，技術(shù)水平經(jīng)鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。
從實(shí)驗(yàn)室到戈壁灘，從技術(shù)突圍到產(chǎn)業(yè)落地，上海核工院放廢工藝團(tuán)隊(duì)用十余年的堅(jiān)守，把一張張圖紙變成了守護(hù)萬(wàn)家燈火的安全屏障，默默護(hù)航核安全的“最后一公里”。征程未止，這支團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)向著技術(shù)迭代、標(biāo)準(zhǔn)提升、拓展應(yīng)用的方向邁進(jìn)，為我國(guó)核電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)更多智慧與力量。（吳涵）
責(zé)任編輯：許艷
