放射性廢物管理詳解課件

1、放射性廢物管理上海交通大學(xué)王德忠 教授2013年6月5日主要內(nèi)容放射性廢物來源及種類放射性廢物管理核電站放射性廢物我國放射性廢物管理現(xiàn)狀核工業(yè)的大力發(fā)展將會產(chǎn)生大量的放射性廢物，影響到環(huán)境安全、人類健康和核工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。核工業(yè)對環(huán)境的影響核工業(yè)主要工藝體系放射性廢物放射性廢物是指含有放射性物質(zhì)或被放射性物質(zhì)所污染，其活度或活度濃度大于規(guī)定的清潔解控水平，并且所引起的照射未被排除的廢棄物（不管其物理形態(tài)如何）。放射性廢物的來源一切生產(chǎn)、使用和操作放射性物質(zhì)的部門和場所都可能產(chǎn)生放射性廢物，基本來源有以下七種：(1)鈾、釷礦山、水冶廠、精煉廠、鈾濃縮廠、钚冶金廠、燃料元件加工廠等(2)各種類型

2、反應(yīng)堆，包括核電站、核動力船艦、核動力衛(wèi)星，還有加速器的運行(3)反應(yīng)堆輻照過燃料元件的后處理：提取裂片元素和超鈾元素(4)核燃料和核廢物運輸與核廢物處理(5)放射性同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用過程，包括醫(yī)院、研究所及大學(xué)的有關(guān)研究活動(6)核武器生產(chǎn)和試驗 (7)核設(shè)施（設(shè)備）的退役放射性廢物的分類方法放射性廢物的許多性質(zhì)，都可以作為分類的依據(jù)，例如：(1)按廢物的物理、化學(xué)形態(tài)分類：氣載廢物，如：通風(fēng)排氣、工藝廢氣等； 液體廢物，如：放射性廢水、含氚廢水、有機廢液等； 固體廢物，如：可燃性廢物、不可燃性廢物，可壓縮廢物、不可壓縮廢物，干固體廢物、濕固體廢物等。(2)按放射性水平分類： 低放廢物；中放

3、廢物；高放廢物。(3)按放射性廢物來源分類： 核燃料循環(huán)廢物；核技術(shù)利用廢物；退役廢物； 鈾(釷)伴生礦廢物等。放射性廢物的分類方法(4)按半衰期分類：長壽命廢物；短壽命廢物等。(5)按輻射類型分類： /放射性廢物；廢物等。(6)按處置方式分類： 免管廢物；可清潔解控廢物； 近地表處置廢物； 地質(zhì)處置廢物等。(7)按毒性分類：低毒組廢物(如天然鈾、H-3等)；中毒組廢物(如Cs-137、C-14、I-131等)； 高毒組廢物(如Sr-90、Co-60等)；極毒組廢物(如Po-210、Ra-226、Pu-239等)。(8)按釋熱性分類：高發(fā)熱廢物；低發(fā)熱廢物； 微發(fā)熱廢物等。我國放射性廢物分類我

4、國把放射性廢物按物理狀態(tài)分為氣載、液體和固體三類廢物。氣載放射性廢物根據(jù)放射性濃度分為低放、中放兩級。液體放射性廢物根據(jù)放射性濃度分為低放、中放和高放三級。固體放射性廢物分為低放、中放、高放和廢物。低放、中放和高放廢物按照半衰期差別有不同分級限值。 我國放射性廢物分類美國放射性廢物分類美國放射性廢物分類： (1)高放廢物(HLW)。乏燃料后處理產(chǎn)生的高放廢液及其固化體，采取一次通過式直接處置的乏燃料和含有高活度裂變產(chǎn)物，核管會要求永久隔離的其他放射性廢物。 (2)超鈾廢物。每克廢物中含有超過100nCi(3.7103Bq)半衰期大于20 a的超鈾放射性核素的放射性廢物。 (3)混合廢物。既含有

5、放射性物質(zhì)又含有化學(xué)危險物質(zhì)的廢物。 (4)低放廢物。除高放廢物、超鈾廢物、混合廢物外的放射性廢物。低放廢物又分為A、B、C三類。A類和B類主要含短壽命核素，可用近地表處置。c類和高于C類廢物含有較多或很多長壽命核素，必須作地質(zhì)處置。 (5)鈾礦冶廢物。鈾礦開采水冶產(chǎn)生的廢物。 (6)其他廢物。法國放射性廢物分類法國放射性廢物分類：A、B、C、FA、TFA五類。放射性廢物管理放射性廢物中的核素一般有裂變產(chǎn)物、錒系核素、活化產(chǎn)物多種，化學(xué)組分多為強酸、高鹽、混合有機物等成份。放射性廢物的危害作用不能通過化學(xué)、物理或生物的方法消除。只能通過自身衰變或核反應(yīng)擅變來降低其放射性水平，最后達到無害化。放

6、射性廢物的管理有其特殊要求和需要專門的措施。放射性廢物管理放射性廢物治理的基本方法可概括為兩類：分散稀釋放射性廢氣和廢液經(jīng)過凈化處理之后，以氣載或液體流出物排放到大氣或水體中屬于“分散稀釋”。 濃集隔離放射性廢物經(jīng)過固化、整備，把放射性核素濃集在同化體中，實行近地表處置或深地質(zhì)處置屬于“濃集隔離”。 放射性廢物管理放射性廢物管理是包括廢物的產(chǎn)生、預(yù)處理、處理、整備、運輸、貯存和處置在內(nèi)的所有的行政和技術(shù)活動。 放射性廢物管理體系圖 放射性廢物管理廢物最小化：廢物管理應(yīng)該把豁免的廢物和物料分出來，把可再利用、再循環(huán)的物料分出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，使需要最終處置的廢物可合理達到的盡可能少。 放射性廢

7、物管理以“安全”為目的，“處置”為核心。放射性廢物管理的基本原則國際原子能機構(gòu)在放射性廢物管理原則中提出了九條基本原則：（1）保護人類健康：工作人員和公眾受到的照射在國家規(guī)定的允許限值之內(nèi)。（2）保護環(huán)境：確保向環(huán)境的釋放最少，對環(huán)境的影響達到可接受的水平。（3）超越國界的保護：保護他國人員健康和環(huán)境影響。及時交換信息和保證越境轉(zhuǎn)移條件。（4）保護后代：保證對后代預(yù)期的健康影響不大于當(dāng)今可接受的有關(guān)水平。放射性廢物管理的基本原則（5）不給后代造成不適當(dāng)?shù)呢摀?dān)（6）納入國家法律框架：必須在適當(dāng)?shù)膰曳煽蚣軆?nèi)進行，明確劃分責(zé)任和規(guī)定獨立的審管職能。（7）控制放射性廢物產(chǎn)生：盡可能少。（8）兼顧放

8、射性廢物產(chǎn)生和管理各階段間的相依性：（9）保證廢物管理設(shè)施安全：必須保證放射性廢物管理設(shè)施使用壽期內(nèi)的安全。放射性廢物的法制管理國家法律：海洋環(huán)境保護法1982年8月23日水污染防治法1984年5月11日大氣污染防治法1987年9月5日環(huán)境保護法1989年12月26日放射性污染防治法2003年6月28日 放射性廢物管理的組織機構(gòu)行業(yè)主管：國家國防科工局最高安全監(jiān)管：環(huán)保部國家核安全局環(huán)境監(jiān)測：省市縣環(huán)保部門主要生產(chǎn)和管理部門：中核集團公司直接責(zé)任者：企業(yè)法人 放射性廢物管理的法規(guī)標準在放射件廢物管理方面，我國己發(fā)布了不少標準，基礎(chǔ)性的標準如：放射性廢物安全監(jiān)督管理規(guī)定放射性廢物管理規(guī)定放射性廢

9、物分類標準放射環(huán)境管理辦法城市放射性廢物管理辦法廢物的質(zhì)量控制廢物產(chǎn)生的控制通過優(yōu)化設(shè)計，合理的運行管理和分類收集， 盡可能減少所產(chǎn)生廢物的活度和體積，達到最少化合適的流程、設(shè)備、試劑和材料 合適的方案 避免廢物混雜 廢物回收與重新利用預(yù)處理 將廢物分類收集， 防止混雜和調(diào)整廢物的性質(zhì)，為后續(xù)的處理、整備或處置提供良好的條件不同廢物的分類與收集免管廢物、極低放廢物和可供再循環(huán)、再利用的物料從廢物流中分揀出來，以減少廢物的處理和處置量廢物的質(zhì)量控制廢物處理 降低廢物的放射性水平或危害、 減少廢物處置的體積放射性廢固焚燒減容壓縮減容放射性廢液過濾吸收蒸發(fā)離子交換放射性廢氣過濾吸收洗滌廢物的質(zhì)量控制

10、整備把廢物轉(zhuǎn)變成符合后續(xù)過程廢物接收準則要求的廢物體或廢物包，保證搬運、運輸、貯存和處置過程中的安全廢液 固體廢物水泥、瀝青、聚合物 、玻璃 用標準包裝容器貯存在規(guī)定的貯存期間內(nèi)確保廢物不丟失、可回取和廢物容器的完好，以便進一步處理、整備、運輸或處置固體廢物暫存期限為5年檔案管理出入庫登記廢物的質(zhì)量控制運輸確保廢物安全到達目的地， 即在整個運輸過程中廢物不泄漏、不丟失，廢物包裝不受損壞，環(huán)境不受污染，工作人員和公眾所受照射劑量低于規(guī)定的限值運輸工具運輸路線運輸計劃應(yīng)急計劃處置將廢物與人類及環(huán)境長期、安全地隔離，使它們對人類環(huán)境的影響減小到可合理達到的盡量低水平就地處置近地表處置地質(zhì)處置接受要求

11、安全隔離期多重屏蔽區(qū)域控制廢物的質(zhì)量控制氣態(tài)和液態(tài)排放不應(yīng)超過審管部門批準的排放限值對流出物進行監(jiān)測和控制排放口位置豁免廢物管理清潔解控準則分揀或分離減少放射性廢物的處理、 處置費用退役和環(huán)境整治在核設(shè)施的設(shè)計和運行階段就考慮如何有利于設(shè)施的退役選用合適的去污和拆除技術(shù)回收可再循環(huán)、再利用的材料、設(shè)備和工具環(huán)境整治核電站廢物的來源核電站廢物的來源 裂變過程：燃料元件包殼破損 活化過程：主要由熱中子進行活化產(chǎn)生 反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料沖蝕-腐蝕產(chǎn)物：60Co、55Fe、51Cr、54Mn、59Ni、65Zn等； 冷卻劑：13N、19O、3H等； 化學(xué)添加劑、冷卻劑中雜質(zhì)：24Na、27Mg、45Ca等。

12、核電站廢物的來源一回路冷卻劑帶有很強放射性，二回路介質(zhì)也可能有放射性。根據(jù)反應(yīng)堆類型、功率、燃耗深度，可推算出堆芯裂變產(chǎn)物的核素組成和活度。根據(jù)燃料組件氣密性及破損率，可推算出包殼空隙內(nèi)裂變產(chǎn)物的活度，以及一回路冷卻劑中裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物的活度。根據(jù)蒸汽發(fā)生器的泄露率，可推算出二回路介質(zhì)中裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物的活度。其他放射性廢物主要產(chǎn)生于檢修活動。核電站廢物的處理核電站廢物的處理放射性廢氣：工藝廢氣和排風(fēng)系統(tǒng)放射性廢液：系統(tǒng)、管道閥門的泄露，設(shè)備疏水，離子交換再生液，地面沖洗水，去污廢液固體廢物：蒸發(fā)濃縮廢液，廢樹脂，廢過濾芯，高校過濾器芯，廢設(shè)備部件，勞保用品分類收集、處理和貯存：廢氣和廢液

13、達標排放；固體廢物減容、包裝后臨時庫內(nèi)存放不超過5年，送往低中放廢物處置場進行處置。核電站廢物的處理核電站放射性廢氣含氫廢氣和含氧廢氣，主要放射性組分：惰性氣體、碘和氣溶膠、碳-14和氘含氫廢氣（高放無氧工藝廢氣）：氫氣和氮氣 處理方法：采用壓縮貯存衰變或活性炭延遲床處理含氧廢氣（低放有氧工藝廢氣）：呼排氣和鼓泡排氣 處理方法：采用高效過濾器和碘吸附處理核電站廢物的處理核電站放射性廢液分類收集和貯存，分類進行處理主要方法： 蒸發(fā)法：強制循環(huán)蒸發(fā)和自然循環(huán)蒸發(fā) 離子交換法：離子交換床核電站放射性廢液處理對于放射性水平高，化學(xué)物質(zhì)含量低的工藝排水的處理工藝：離子交換，蒸發(fā)處理或蒸發(fā)與離子交換串聯(lián)使

14、用。對于化學(xué)物質(zhì)含量高的化學(xué)廢液的處理工藝： 蒸發(fā)處理。對于含一定量的化學(xué)物質(zhì)和固體顆粒的地面疏水，放射性水平比較高時的處理工藝：蒸發(fā)處理。對于放射性水平通常很低的淋浴水和洗衣水的處理工藝：過濾或吸附處理，或蒸發(fā)處理。對于廢油小于10mg/L的含油廢水的處理工藝：單獨處理。對于生活污水的處理工藝：生化處理站處理。核電站廢物的處理核電站放射性固體廢物分為干固體廢物和濕固體廢物干固體廢物廢活性炭、石墨、吸附劑、廢高效過濾器芯、廢設(shè)備、部件、工具、勞保用品、擦試材料、鋪墊或覆蓋用的塑料，堆內(nèi)測量部件等。分為可壓實廢物和不可壓實廢物，可燃廢物和不可燃廢物。我國各核電站都設(shè)有壓實機。核電站廢物的處理核電

15、站放射性固體廢物濕固體廢物：濃縮廢液、廢樹脂和廢過濾器芯濃縮廢液：硝酸鈉、硼酸或硼酸鹽，通常進行水泥固化廢樹脂：迄今尚無較好的處理工藝壓水堆核電站廢樹脂中主要核素137Cs、134Cs、60Co、58Co樹脂的特點：比活度很高、有機物、輻解產(chǎn)生燃爆性氣體、不易焚燒、不能直接處置。不破壞樹脂有機結(jié)構(gòu)：壓實、裝桶、低溫固化破壞樹脂有機結(jié)構(gòu)：分解、降解、高溫固化水泥固化體：樹脂溶脹龜裂和破碎，要限制廢樹脂的包容量。廢過濾器芯：通過鉛屏蔽轉(zhuǎn)運容器裝入混凝土容器中，注入水泥砂漿固定，裝在200L金屬桶中。核電站廢物的處理固體廢物的包裝和運輸對廢物的要求：不超過設(shè)計限值和運輸限值鋼桶：200L、400L混

16、凝土容器：、；自屏蔽效能好，抗腐蝕作用強；廢物包裝率低。A型包裝：滲水試驗、負載試驗、貫穿試驗和1.2m自由墜落試驗；B型包裝：增加高溫燃燒試驗、9m墜落試驗和水浸試驗；固體廢物的暫存：不超過5a的廢物量；可回??；輻照劑量率限值。核電站放射性廢物百萬千瓦級的核電站70100m3 中低水平放射性廢物25 t 高水平放射性廢物秦山一期放射性廢物產(chǎn)量大亞灣放射性廢物產(chǎn)量我國的放射性廢物管理我國的核工業(yè)已有50余年的發(fā)展歷史，積累了數(shù)萬立方米的低、中放廢物，主要來自核反應(yīng)堆、核武器制造廠、教學(xué)、科研、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門。據(jù)測算，一個百萬千瓦級的核電站，每年產(chǎn)生的中低放廢物大概為70-100 立方米。根據(jù)核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020 年） ，到2020 年我國在運核電裝機容量達到 5800 萬千瓦，在建3000 萬千瓦，那么全國核電站一年產(chǎn)生的中低放廢物將達到58