衰变池是处理含放射性核素废水的专用设施,通过控制废水停留时间利用核素自然衰变降低活度浓度,使其达标排放。其设计形式需结合水质、水量及核素特性综合考量,主要分为以下类型:
间歇式衰变池
适用于水量较小、水质放射性浓度波动较大的场景,如医院核医学科或小型实验室。这类衰变池通常采用多格室串联结构(一般2~3格),每格室独立设置进水阀、排水阀和溢流装置,可实现“单格进水-衰变-排放”的间歇式操作。废水先进入第一格室,停留足够时间衰变后,通过溢流或泵送进入下一隔室继续处理,最终达标排放。其优势在于灵活性高,能适应水质波动,但占地面积较大,需依赖人工或自动控制阀门切换。
连续式衰变池
适用于水量稳定、放射性核素种类单一且浓度较低的场景,如核工业低放废水处理。池体设计有推流式和完全混合式两种:推流式呈长条形,废水从一端流入另一端流出,利用“活塞流”特性确保均匀停留;完全混合式则通过搅拌装置(机械或空气搅拌)使废水均匀混合,避免短流,适合衰变常数小的核素。此类衰变池需精确计算池体容积以保证废水停留时间满足核素衰变周期,自动化程度高、运行效率高,但对流量波动较敏感,需稳定的进水条件。
组合式衰变池 适用于水量较大、含多种放射性核素(半衰期差异大)的复杂场景,如核电站或大型放射性实验室。其结合了间歇式和连续式的优点,前级采用间歇式处理高浓度废水,后级通过连续式处理低浓度废水,还可分区设置不同停留时间的格室,以适应多种核素的衰变需求。这种形式适应性强,能高效处理复杂废水,满足严格排放标准。
结构设计关键要素
池体材料需兼顾防辐射、耐腐蚀和防渗性能,常用钢筋混凝土(内衬防辐射涂料或铅板)、不锈钢或HDPE,同时需做防渗处理(如环氧树脂涂层)防止污染地下水。进出水系统应设置导流装置确保水流均匀,排水口需配备过滤装置并与放射性监测系统联动,达标后自动排放。监测与控制系统需配置辐射监测仪、液位计、pH/电导率传感器等,通过PLC系统实现进水、排水等操作的自动化控制,异常时自动回流。安全设施方面,需设置溢流管和事故应急池防止废水外溢,池体上方配备通风系统排出可能产生的放射性气体。
应用场景与选型建议
医院核医学科因水量小、核素种类多(如⁹⁹ᵐTc、¹⁸F),优先选择间歇式,分格设计便于错峰处理不同时段废水;核电厂废水处理量大使携核素复杂,适合组合式或大型连续式,常配套多级衰变与净化工艺;实验室或科研机构可采用小型集成式衰变池,以模块化结构兼顾灵活性与自动监测功能。 ### 设计注意事项 设计前需明确废水成分,避免多种短半衰期核素混合导致衰变时间计算复杂;北方地区需考虑池体保温,南方多雨地区需强化防渗和防洪设计;运行中需定期清理池底沉积物、校验监测设备,确保长期稳定运行,有效降低放射性废水的环境风险。