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福岛的污水净化:威立雅水务完成任务

2012-02-13 15:42:05  

 

福岛,听到这个名字人们不禁要想起2011年3月11日袭击了日本的强烈地震和海啸,以及核电站泄漏的惨烈场景。然而,很少有人知道,是威立雅水务与阿海珐(AREVA)的通力合作与不懈努力,以破纪录的速度设计出了处理辐射污水的解决方案,当时,这些具有高度放射性危害的污水浸没了受灾的核电站的反应堆。

独特的经历
阿海珐和威立雅水务仅用了破纪录的82天就联合设计、建造并安装了一套可以处理受损核电站内受污海水的系统。处理后的海水,可直接回用于反应堆冷却。
灾害发生后东京电力公司立即联系了阿海珐,该公司用于法国拉阿格的净化工艺适用于日本的灾后现状,但是短时间内无法投运。阿海珐随即意识到威立雅水务的Actiflo® 工艺可用于弥补其自身的技术。Actiflo®恰是可以进行快速部署的工业水处理工艺。

Arnaud Gay,阿海珐的核设施价值开发业务部门主管回忆称:“考虑到情况如此紧急,我们必须使用现有的成熟技术, 这一明智的想法,引导我们找到了解决方案。接下来,我们必须找到拥有这种工艺、掌握了快速安装技术且在全世界范围都有运营经验的公司,威立雅水务是不二之选!”

成功的关键因素:不断尝试
威立雅水务本身并没有运营核设施的经验,其日本分公司员工和总部技术部派来的专家与阿海珐的工作人员通力合作,并肩作战,迅速启动了项目前期,对处理原则、设备可用性和适应性等方面进行了研究和试验。威立雅水务工业市场技术经理Philippe Seberac回忆说,“测试阶段非常关键。我们在麦松-拉菲特厂区进行了试点,在拉阿格厂区测试了‘未激活’与‘激活’模式下的多种配置。随后我们与太平洋水务合作,在川崎进行了试验。还在实验室中执行了迷你Actiflo®的测试”。威立雅水务工业艺部门主管Hervé Paillard参与了向东京电力公司(TEPCO)递交解决方案的过程,他回忆说,“我们刚一启动Actiflo®,演示了沉降率,东电的工程师就发出了惊呼!我想,他们非常欣赏这项技术。”

日本的民族悲剧
下文给出了日本遭受人类史上最强烈的地震及海啸后发生的一系列事件的时间先后顺序,这些事件最终导致了福岛核电站的核事故。

2011年3月11日,日本西北部地区遭受了强度为里氏9级的地震袭击,是人类有史以来第五次强烈的地震。地震造成了高达14米的巨大海啸,破坏了近百公里的海岸线。这场自然灾害造成了上万人的伤亡及失踪,把日本拖入了动荡的深渊。

日本的全部18个核电站(共有54个反应堆)都于地震发生后立即自动关闭。福岛第一核电站由于被携带大量残骸的海水浸没,所受损害最严重。冷却水入口被阻塞,主发电机及应急发电机均被浸没。

核电站中6个反应堆中的4个被严重破坏,地震发生时仍在运作的3个反应堆的冷却水系统出现故障。当务之急是向反应堆喷水,以使其冷却。由于淡水供应被切断,东京电力公司(TEPCO)的操作员决定向反应堆喷洒海水,尽管海水可能腐蚀设施。

当时的局势非常严重:反应堆设施已经被7万吨受污染的海水浸没,然而每月还必须额外注入1万8千吨海水用于紧急冷却。为了重新控制住局势,必须抽干积存的带高度放射性的海水,并尽快予以处理。此外,由于储存处理后污水的能力有限,必须将其重新利用,以避免向海水中排放。

当时日本当局和东电公司向俄国、美国和欧洲国家寻求帮助,以部署全面的污水净化系统。日本方面联系了阿海珐(AREVA),而阿海珐又联系了威立雅水务,以联合设计一个技术解决方案。

竭尽全力的调试工作
接下来的当务之急是将设备调试,以适应处理前污水的体积和性质,并调整至核污染处理状态。阿海珐确定了核调整原则:将污泥浓度降到可接受的水平,以减少辐射导致的额外加热,材料替换,在高放射性位置使用钢或铅提供保护等。这一步骤一般需要很长时间,然而阿海珐和威立雅水务仅用了两个月就为福岛核电站完成了即使在正常条件下,也需要三年才能完成的设备调试。阿海珐的一位经理Philippe Gillet评论称:“这有些难办,因为我们必须调整一些基本原则,不是安全方面的,而是核调整方面的,因为仅仅两个月后设备就要运行了。我们的工程师有时候对此非常为难!”

多个严峻挑战
管理这一极其严格的时间表对团队来说是一项终极挑战。威立雅水务日本分公司的副总裁Ho Il Bae称:“第一项挑战是跟时间赛跑,要想赢得挑战,我们必须以非常规方式开展工作,同时开启多个任务:合同、采购、基本设计、测试、操作手册、培训……另外一个挑战是合作。威立雅水务团队的70名成员来自不同国家,成员们各有各的文化和思维方式。威立雅水务团队还必须同来自阿海珐、东电、JGC、ATOX(东电的一个子公司)、东芝、日立的上百人共同合作。”

完美无缺的调动工作
尽管遭遇重重阻挠,且日本受灾之后经济不振,全套设备仍然按期交付给了福岛核电站。在现场,为将设备调整至当地环境并由日本土木工程师(JGC)进行组装,响应能力是及其关键的。现场条件极其艰苦,尤其因为可防止人体污染的不可或缺的双层工作服,及设备安放RW设施的狭窄的工作空间。高级技术经理Kunio Miura回忆称:“整个厂区整个项目进行过程中,我见证了全体工作人员完成任务并开启系统的献身精神。当然,我们每天也都患难与共,但最终我们成功了,相信我,真是很棒的经历!”在6月17日,对高放射性污水进行的试验被证明有说服力,设备立即开始服役。任务圆满完成了!

【关键数字】
? 3000名威立雅水务日本分公司员工
? 技术解决方案在一周内设计完成
? 仅用10周即完成设计、建造并交付
? 来自威立雅水务多个业务部门的70名员工
? 两个月内处理了8万立方米污水
? 这种类型的设备通常需要3年才能完成建造
? 受污染水的放射性被降低至万分之一
? 4万至5万立方米受污染水在处理后被再利用,而非排入海中


阿海珐/威立雅水务提出的全面处理系统核心部位解决方案

从不到300米远的反应堆设施输送来的受污染水在移送至美国Kurion设备进行主要净化之前,要首先经过去油(东芝公司提供的工序)。阿海珐/威立雅水务的解决方案被设计用于将污水的放射性降低为万分之一的第二净化阶段。这一线上解决方案将阿海珐放射性吸收工序与威立雅水务技术 Actiflo®及MultifloTM技术结合使用,后者设计用于将“放射活性”反应物从水中分离并与增厚的污泥进行浓缩。最终,高浓度残余污泥被移送进一个混凝土地下填埋坑(Pit D),而污水通过Hydrotech Discfilter(威立雅水务技术子公司提供)进行过滤。由于处理后污水中仍然保留了盐分(海啸灌入设施的海水及紧急喷洒使用的海水),因此对设施仍有潜在腐蚀性。因此在东京电力公司系统的出水口安装了一套特殊的日立脱盐设备。最终经6个蒸发浓缩器(包括威立雅水务技术意大利分公司提供的3个)处理后,净化并脱盐的水可再次用于反应堆冷却,即东京电力公司系统的终端。

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