1. 引言
高整体容器(HIC)是在预期300年以上的使用寿命内，能有效包容其中盛装的低、中水平放射性固体废物的容器。脱水的泥浆、蒸发残渣和废树脂可用加热烘干或用真空过滤、加压过滤、离心过滤等脱水后直接装入高整体容器，不经固化处理就可送去处置。HIC 按其材料可分为混凝土HIC、高密度聚乙烯HIC 和球墨铸铁HIC [1] [2] 。
混凝土容器HIC分为三类: 一类为带有钢衬里的混凝土容器；另一类为聚合物浸渍混凝土容器；第三类为钢纤维混凝土容器。在法国，高整体性能纤维加固混凝土容器用于整备后处理厂产生的低、中水平放射性废物 [3] 。
球墨铸铁HIC主要由德国研制。可用有轻微污染的废金属熔炼制造，不同尺寸和壁厚的容器盛装不同类型的废物，必要时在容器内部可增设厚度不同的铅内衬。球墨铸铁HIC的材料综合性能接近于钢，低、中水平放射性不会对材料的性能产生影响，可将球墨铸铁HIC应用于中水平放射性废物的贮存和运输 [2] [3] 。
高密度聚乙烯HIC由交联的高密度聚乙烯材料制造，是由美国Energy Solutions (ES)公司针对核电产生的废物体制作的包装容器 [1] 。高密度聚乙烯HIC在美国等核技术发达国家广泛使用，具备良好的工程应用业绩，拥有被不断验证和改进的成熟配套设备，特别适用于盛装、暂存和处置核电站产生的低、中水平放射性废树脂和废过滤器芯。我国阳江核电厂、海阳核电厂先后引进了高密度聚乙烯HIC工艺处理废树脂和废过滤器芯。本文对高密度聚乙烯HIC处理工艺进行了简述。
2. 高密度聚乙烯HIC的特性
高密度聚乙烯HIC的材料为交联聚乙烯，使用滚塑成型工艺制造而成。高密度聚乙烯HIC具有足够的机械强度、化学稳定性(抵御暂存和处置场的外部腐蚀、内容物的内部腐蚀)、热稳定性、抗生物性能，其密封性能、防水和被动排气等具有特殊设计，以保证其达到300年以上的使用寿命。HIC应在设计寿期内能保持结构完整性和对废物的包容性，防止放射性核素对环境造成影响。
高密度聚乙烯HIC在美国用得较多，有多种规格型号，有自重轻、有效装载废物系数大等优点。但有非刚性、承受荷载能力低、抗蠕变性能较低、耐紫外线能力差等不足，且由于通常装容的废物活度大，表面剂量率高，贮存和处置需具备特殊设备和条件 [4] [5] 。
3. 高密度聚乙烯HIC处理工艺
使用钢桶或混凝土桶装载废过滤器芯和废树脂，需进行固化处理。而使用高密度聚乙烯HIC装载废过滤器和废树脂不需要进一步处理，将废物直接装入高密度聚乙烯HIC，经脱水后封盖后即可暂存或处置。
HIC处理工艺主要设备包括：自动脱水系统、高密度聚乙烯HIC (如图1、图2所示)、高整体容器扣盖工具、高整体性容器抓具、辅助厂房吊吊装附件等。HIC自动脱水系统包括填料头装置、脱水泵、废物阀门系统、控制系统等，HIC自动脱水系统可将NPP一回路系统废树脂和SRTF二次废树脂远程传输到HIC。
废树脂通过电厂水力冲排，经过控制阀进入脱水头，再被注入HIC。废树脂通过脱水头实现进料、排气、脱水，再进料、排气、脱水。HIC装满后正式进入脱水循环，脱水泵的作用是通过真空抽吸将HIC中多余的游离水抽出。连接到HIC内部的过滤系统远程为树脂或残留液体脱水，使HIC游离液体满足处置要求即游离液体不超过体积的1%。加料脱水完成后的HIC封盖后，由屏蔽转运容器送至暂存库暂存 [2] 。
4. 高密度聚乙烯HIC处理技术经济分析
核电站操作要兼顾现场人员及公众、操作的局限性和经济性，以减少放射性废物的体积。废物最小化的原则是尽可能减少产生的废物总量。
选择钢桶、混凝土桶与海阳使用的HIC进行比较，钢桶、混凝土桶、HIC处理废过滤器和废树脂比较如表1所示。
Table 1. Contrast analysis of the steel drum, concrete drum and high density polyethylene HIC
表1. 钢桶、混凝土桶、HIC处理技术比较
从表1可看出，采用HIC处理废树脂和废过滤器产生的废物包总量、需要的废物通量最少，HIC处理优于钢桶和混凝土桶。
5. 总结
高密度聚乙烯HIC作为废物处置容器在美国等核技术发达国家广泛使用，具有广泛的工程实践。将废树脂直接装入高密度聚乙烯HIC，经脱水后封盖、转运、暂存，减少了固化/固定及其他处理步骤，显著节约了废物处理成本。且工艺简单，设备量少，自动化程度高，具有一定的减容比，符合废物管理的最小化原则。
但高密度聚乙烯HIC通常装容的废物活度大，表面剂量率高，贮存和处置需具备特殊设备和条件。国内缺乏HIC处置的经验，特别是在转运、吊装、码放等关键环节存在特殊性和复杂性。因此，需要开展HIC处置技术研究。