核與輻射安全

核工業(yè)放射性廢物的處理方法摘要：石油等化石燃料的不斷消耗，所引發(fā)的環(huán)境問題越來越受公眾的關(guān)注。核工業(yè)的不斷發(fā)展，使核能作為一種新興的清潔能源被更為廣泛的應(yīng)用。但由此引發(fā)的核廢料，乏燃料與放射性物質(zhì)污染問題倍受公眾關(guān)注。本文介紹了核工業(yè)放射性廢物的處理方法，以及各種方法的應(yīng)用前景，應(yīng)用特點，使核能在安全利用的同時，又避免對人員造成放射性傷害。關(guān)鍵詞：放射性廢物：乏燃料處理：放射性固體：微生物清除。一.放射性固體的處置1、 地面處置處理鈾尾礦最流行方法。在居民稀少地段，選擇干涸湖塘或洼地，將鈾尾礦堆放其中，最后在尾礦堆頂覆蓋厚層粘土、砂礫，植樹種草，降低雨水的侵蝕和尾礦砂中氡射氣的向外逸散。2、 淺地層處置廣泛采用處置低放廢物。深度一般在50m以內(nèi)。任務(wù)是在廢物可能堆人類造成不可接受的時間范圍內(nèi)（300-500年），將廢物中放射性核素限制在處置場范圍，防止核素擴散。處置工程有近地表處置和混凝土溝壕淺埋。3、 地下深處置豎井一坑道處置：在地質(zhì)條件適宜地區(qū)，有地表打豎井到深部，然后由豎井底部打水平坑道，并將廢物罐放在坑道中或由坑道底板打下去的盲井中或鉆孔中。主要用來處理高放廢物。廢礦井主要用來處置低、中放廢物，優(yōu)點是不占用大片土地；處置成本低；可供處置廢物的空間較大；處置深度大，安全性好，對生態(tài)環(huán)境無明顯有害影響。深鉆孔處置：主要對高放廢物的處置，其工程原理是通過鉆孔找到地下若干米處一個合適處置核廢物的不滲透巖層的地質(zhì)凹陷處。豎井一坑道一大口徑鉆孔聯(lián)合處置：處置技術(shù)簡單，成本低廉。深巖硐處置：主要處置高放廢物，即尋求地表以下500m以下深部不透水的厚巖層，并將固化高放廢物容器處置在特為之開鑿的地下深巖硐內(nèi)。4、 海洋處置法海洋投棄法：低、中放廢物的海洋投棄，是將固化放射性廢物容器投棄至遠離陸地的公海深海區(qū)，沉入海底與陸地隔離的處置方法。濱?；鶐r中暗豎井-坑道處置法：低、中放廢物的濱海處置，構(gòu)建海底處置庫，用豎井-水平坑道處置系統(tǒng)處置中、低放廢物。優(yōu)點：安全性好；不占用陸地土地；無需長途運輸，且遠離居民居住區(qū)。缺點：處置成本高；海底施工技術(shù)復(fù)雜。海床處置法：工程原理是將廢物罐裝放在海洋沉積物中。主要是將放射性廢料固化處理后，再用容器裝備貯藏于海洋埋藏區(qū)。5、 冰蓋處置法它可以分為三種方式：廢料容器被置放在地表貯存室中，其下的冰體逐漸融化而下沉到基巖；用錨索把廢物罐懸掛在一定深度的冰蓋中；把廢物罐放在淺孔中，由廢物自身的熱把冰融化，直至廢物罐沉至冰蓋底部，其留下的空洞自然在封凍而使廢料被隔離在冰層之下達數(shù)千年之久。國際公約不允許，早期設(shè)想方案已廢棄。6、巖石融化處置法。把高放和超鈾廢物（廢液或泥漿）直接倒入地下洞穴里，液體隨后蒸發(fā)，殘留的核廢物所產(chǎn)生的熱引起周圍巖石的熔化和核廢物的分解，最后與熔漿均一混合，巖漿固結(jié)成巖，廢物被巖石包容。二.放射性廢液的處置1、 淺層滲入法直接將中、低放廢液排入地表溝槽內(nèi)，借助巖土體的滲濾、吸附作用，來凈化放射性廢液的一種處置方法。缺點：具有局限性和不安全性。2、 深地層注入法將液體廢物注入孤立的深含水層內(nèi)，使之長期被禁錮于地下。（要求地下處置主巖厚度較大，地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，地下水運動速率不大）在弱透水的巖層的一定深度范圍(500—1000m)內(nèi)的鉆孔中用高壓水使圍巖產(chǎn)生裂隙，將廢液與粘土、水泥和其他添加劑混合成灰漿，用高壓泵注入到鉆孔中，借助壓力使其沿裂隙面擴散，擴展延伸至一定范圍后快速固結(jié)在自身造成的巖石裂隙中，永久地固化在深部巖層中。長期與生物隔絕，使其衰變到無害水平的安全處置目的。深地層固化法是一種安全、經(jīng)濟處置中、低放廢液的理想方法。三.放射性物質(zhì)處置的最新方法1、物理法1.1吸塵法用真空吸塵器吸除降落在物件表面上的污染物。此法簡單易行，但對固定性的核污染去除的效果較差1.2機械擦拭法利用特殊設(shè)計的設(shè)備對不復(fù)雜污染面進行遠距離擦拭或打磨，并配備排氣凈化系統(tǒng)除去擦拭過程中產(chǎn)生的氣溶膠。1.3高壓噴射法利用高壓噴頭射出水或者蒸汽，用機械力破壞污染層，壓力可高達1000kg/cm2。也可在水或壓縮空氣中加入氧化鋁、碳化硅、鋼、玻璃等磨料，用磨料沖刷受污染表面，達到去污的目的。但這些磨料不但會損傷設(shè)備表面，而且會造成二次污染。4超聲法該法利用18~100kHz機械振動在固液交界面產(chǎn)生空化作用達到去污的目的，但受容器尺寸的限制。2、 化學(xué)法化學(xué)去污就是利用化學(xué)清洗劑溶解帶有放射性核素的污膩物、油漆涂層或剝離氧化膜層，從而達到去污的目的。所用化學(xué)藥品包括無機酸類、有機酸類、氧化還原類、螯合劑類、堿類、表面活性劑以及溶劑、緩蝕劑、促進劑等。去污效果與去污劑種類、濃度、作用時間、濕度、攪拌情況等很多因素有關(guān)。一般多種清洗劑交替去污比單一清洗劑連續(xù)重復(fù)使用效果好。更換去污劑時，漂洗不可少，以防止試劑相互干擾。3電化學(xué)法該法將去污部件作陽極，電解槽作陰極，在電流作用下污染表面層均勻溶解，污染核素進入電解液中。此方法去污效率高，電解液可重復(fù)使用，二次廢物量少，可用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件去污，可遠距離操作，在1000~2000A/"電流下可使部件表面光滑均勻，但費用大，需嚴格控制操作，不能對非金屬部件去污。4物理-化學(xué)聯(lián)用法該法利用化學(xué)藥劑的溶解作用加之機械力去除放射性污染物，相對單一的方法效果要好得多。5微生物清除方法微生物清除技術(shù)，是一種把自然存在的生物損害性行為轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏没顒拥姆椒??！癟biobaci11i”是所知能使混凝土受到“微生物作用裂解”的3種細菌中的1種，在其生存過程中會制造一種腐蝕性副產(chǎn)品 硫酸，在侵蝕混凝土表面的同時能松弛污染層。研究人員利用Tbiobacilli的這種特性，將Tbiobacilli、纖維素與一定比例的單質(zhì)硫混合，然后把其產(chǎn)生的黃色粘凝物“H2SO4”涂在混凝土上，之后再把軟化裂解的小塊混凝土吸離墻壁、天花板或地板即可。在實驗中已采用此技術(shù)每年除去10~12mm的污染層。缺點是速度較慢，但對某些目前還不能處理的核污染，微生物清除法還是一個很好的選擇。6焚燒處理焚燒是目前國際上廣泛采用的處理可燃放射性廢物的有效方法之一。針對被核元素污染的纖維類物質(zhì)、塑料、橡膠類物質(zhì)、有機離子交換樹脂、廢有機溶劑等可燃性的廢物，可采用焚燒進行處理［7］，以達到大大減容的目的，最后再對焚燒后所得的焚灰進行水泥固化，以便進行最終處置。中國輻射防護研究所在“多用途放射性廢物焚燒工程試驗裝置”研制成功的基礎(chǔ)上，給某核工廠設(shè)計、加工、安裝的國內(nèi)第一套“可燃核廢物焚燒裝置”在600h的試車中，各項技術(shù)指標均達標，處理效果好［8］。焚燒雖然有很好的減容效果，但只能用于可燃的核廢物處理，并且費用較昂貴。7超級壓縮處理以前認為不可壓縮的廢物如退役過程中產(chǎn)生的混凝土渣、各種管道、閥門等，現(xiàn)在可用壓力達2000t的超級壓縮機進行壓縮處理，從而達到減容處理。這種方法雖然可以將受核元素沾染的設(shè)施一并處理，減少向環(huán)境的轉(zhuǎn)移，但壓縮后體積較龐大