【技术开发单位】中国工程物理研究院材料研究所

【技术简介】内陆核电厂含氚废水高效、低成本的处理是一个世界性难题，目前国际上无成熟的技术可供引进，需依靠自主开发。现有重水提氚技术中氚浓集与分离设施处理量小，仅仅适用于浓度高的含氚重水。本技术依据国家《内陆电站液态流出物氚达标排放》标准要求，针对核电厂含氚废水氚浓度低、处理量大、安全性要求高的特点，经过前期大量工程技术研究，选用了“逆流式蒸汽催化交换（N-VPCE）”+“氢同位素分离-包括色谱分离（GC）+低温精馏氢同位素分离（CD）+低温钯热置换氢同位素分离”工艺组合作为含氚水达标排放主体工艺技术路线，通过建立的试生产规模含氚水处理装置平台相关试验，完成装置的工程设计。

“逆流式蒸汽催化交换（N-VPCE）”是含氚废水达标排放处理的核心技术之一，其基本原理是通过氢气-水蒸气逆流式催化交换方式，将含氚废水中的氚转移到氢气中，实现含氚废水的脱氚目的。该技术已经获得多项国家发明专利，具有催化效率高、转化率高等优点。

  “氢同位素分离”是含氚废水处理的另一个核心技术，其目的是将氢中的氚富集分离出去，以便循环利用，因此氢是一种循环利用的工作介质。具体包括：1）特大规模（200m3/次投料）色谱分离（GC）技术，用于去除氢中的氚，实现工作介质氢的复用；2）较大规模的低温精馏氢同位素分离（CD）技术，用于氚的第一步富集；3）低温钯热置换氢同位素分离技术（PDG），用于氚的浓集。

当将该技术（装置）用于除去天然水中的氘（140ppm）时，则成为富氢水生产技术（装置）。属于与氚达标排放共用技术。

【主要技术指标】

（1）内陆核电厂含氚废水处理系统成套设备自主研发，通过全流程工程验证。系统总体技术指标：含氚废水处理能力  20kg/h（连续运行10h  以上），氚去污因子10（处理前含氚废水氚浓度/处理后排放的含氚废液氚浓度，允许氘等效），含氚废液减容比100  倍以上（进料含氚废水总体积/处理后浓氚液总体积）。

（2）富氢水生产系统成套设备自主研发，通过全流程工程验证考核。系统总体技术指标：生产能力20kg/h（连续运行10h  以上），产品水氘含量：1级：氘含量50ppm；2级:氘含量80ppm。

【技术水平】国内领先

【适用范围】本技术主要涉及到的应用领域包括环境保护和健康与保健产品：

内陆核电厂含氚废水（一回路）的达标排放。

任何核反应堆都会产生相当量的含氚废水，其浓度大约在106Bq/L。滨海核电厂含氚废水直接稀释排放到大海。根据国家环保部有关标准要求，内陆核电厂在排放口1km处氚的含量须小于100Bq/L，这要求稀释比例很大。目前国内内陆核电厂含氚废水均需脱氚达标后才能排放。

富氢水生产

通常情况下，氘含量小于100ppm的水称为富氢水（或贫氘水）。富氢水由于其正面的生物学效应，是防癌等健康领域推崇的保健饮品。有良好的市场前景。

【专利状态】已申请专利18项

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【合作方式】技术转让  合作开发

【投入需求】6000万元

【转化周期】3～4年

【预期效益】

本项目建成后，预期从以下几方面获得经济效益：

为了满足核电厂氚排放控制国家标准，核电厂氚排放控制车间将会成为内陆核电厂三废治理的重要组成部分。可以通过核电厂氚排放控制车间的设计、系统装备制造、安装获得相应经济效益。

预计一台1000吨/年处理量的含氚废水处理车间（单台核电机组的氚水排放量），系统专用装备的设计、制造与安装调试费12000万元。

可通过承担核电厂含氚废水排放控制车间的日常运行、维护获得相应的经济效益。按平均处理1吨含氚废水1万元计，运行费预计1000万元/年。

应用该技术，建立相应的生产装置，生产富氢水，同时作为副产品，可生产重水。80ppm氘含量富氢水，按目前市场价15元/kg估计，一套1000吨/年生产量的装置，年产值大约1500万。（国内市场容量尚未评估）