核電廠在役去污技術(shù)評(píng)價(jià)

I核電廠在役去污技術(shù)評(píng)價(jià)范圍本文件規(guī)定了核電廠在役去污技術(shù)評(píng)價(jià)適用的術(shù)語和定義、指標(biāo)體系、程序與要求。本文件適用于對(duì)在役運(yùn)行的核電廠內(nèi)具有放射性的設(shè)備、構(gòu)件金屬表面進(jìn)行去污的技術(shù)評(píng)價(jià)，包括新開發(fā)的和實(shí)際應(yīng)用的一切去污技術(shù)及工藝。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB18871-2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)GB/T4960.8核科學(xué)技術(shù)術(shù)語第8部分：放射性廢物管理GB/T25147-2010工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗中金屬腐蝕率及腐蝕總量的測試方法重量法GBT4334-2020金屬和合金的腐蝕奧氏體及鐵素體-奧氏體（雙相）不銹鋼晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)方法GB/T18590-2001金屬和合金的腐蝕點(diǎn)蝕評(píng)定方法GB/T10127-2002不銹鋼三氯化鐵縫隙腐蝕實(shí)驗(yàn)方法JB/T7901-1999金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸實(shí)驗(yàn)方法N-TS/EMS/009核電廠材料和消耗產(chǎn)品化學(xué)成分控制導(dǎo)則HG/T3523-2008冷卻水化學(xué)處理標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片技術(shù)條件術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。

松散污染nonfixedcontamination與放射性物質(zhì)與被污染物件表面結(jié)合的不牢固的、可再懸浮到空氣中的、可能會(huì)造成內(nèi)照射的污染。實(shí)際過程中，使用取樣紙擦拭后，取樣紙經(jīng)表面污染儀測定高于本底水平的，即認(rèn)為是松散污染。

弱固定污染weakfixedcontamination220℃以下的運(yùn)行環(huán)境中形成，污染核素以分子或離子形式通過物理吸附、化學(xué)附著或離子交換結(jié)合在物體表面的強(qiáng)污染。強(qiáng)固定污染strongfixedcontamination污染核素通過擴(kuò)散作用或其它過程滲入基體材料內(nèi)，或通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)入金屬氧化層內(nèi)造成的污染。

去污因子decontaminationfactor去污前污染物放射性活度與去污后放射性活度之比。去污率decontaminationrate去除的放射性活度占去污前放射性活度的份數(shù)。余污率residualcontaminationrate去污后剩余的放射性活度占去污前放射性活度的份數(shù)。劑量去污因子doseratereductionfactor去污前初始劑量率與去污后最終劑量率之比。是否應(yīng)該加上在役去污的定義？技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一般規(guī)定評(píng)價(jià)指標(biāo)分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩類指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)由一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)組成。一級(jí)指標(biāo)用于對(duì)具體指標(biāo)進(jìn)行分類，包括去污效果指標(biāo)和安全性指標(biāo)；二級(jí)指標(biāo)用于定量或定性評(píng)價(jià)，見表1。根據(jù)核電廠具體應(yīng)用需要，也可設(shè)立其他二級(jí)、三級(jí)指標(biāo)；設(shè)立的指標(biāo)應(yīng)定義明確、內(nèi)含清晰。表1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)去污效果指標(biāo)去污因子、去污率、劑量去污因子、余污率安全性指標(biāo)去污劑化學(xué)品成分、去污后表面腐蝕情況、二次廢物安全性、去污后力學(xué)性能、去污作業(yè)安全性定量評(píng)價(jià)需充分考慮數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。定性評(píng)價(jià)主要采用描述性或相對(duì)比較的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)需符合客觀事實(shí)、用詞準(zhǔn)確、具有可考核性和可比較性。去污效果指標(biāo)使用標(biāo)準(zhǔn)模擬樣片開展去污效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，測量該去污方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模擬樣片的去污效果。去污因子K式中：K/DF—去污因子；Aq—去污前放射性污染水平或輻射水平，單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或輻射水平。單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）。適用于評(píng)價(jià)污染水平降級(jí)或降低環(huán)境劑量為目的的去污。去污率β式中：β—去污率；Aq—去污前放射性污染水平或輻射水平，單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或輻射水平。單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）。適用于評(píng)價(jià)污染水平降級(jí)或降低環(huán)境劑量為目的的去污。劑量去污因子DRRF=式中：DRRF—?jiǎng)┝咳ノ垡蜃?；單位為戈瑞每小時(shí)(Gy/h)Dq—去污前輻射劑量率，單位為戈瑞每小時(shí)（Gy/h）；Dh—去污后輻射劑量率，單位為戈瑞每小時(shí)（Gy/h）。適用于評(píng)價(jià)局部熱點(diǎn)去污。余污率α=式中：α—余污率；Aq—去污前放射性污染水平或輻射水平，單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或輻射水平。單位為貝克勒爾每平方厘米（Bq/cm2）、貝克勒爾每千克（Bq/kg）或毫西弗每小時(shí)（mSv/h）。適用于評(píng)價(jià)降低環(huán)境劑量為目的的去污。安全性指標(biāo)評(píng)價(jià)去污方法對(duì)核電廠在役運(yùn)行的安全性影響。去污劑化學(xué)品成分評(píng)價(jià)去污劑中化學(xué)品成分是否滿足核電廠對(duì)安全相關(guān)系統(tǒng)的元素要求。其中，去污劑中不應(yīng)含有安全相關(guān)系統(tǒng)禁用元素；去污后安全相關(guān)系統(tǒng)中受限制的元素含量應(yīng)滿足相關(guān)要求。需進(jìn)行嚴(yán)格定量分析。當(dāng)用于安全相關(guān)系統(tǒng)的化學(xué)品或材料中含有鉛、汞、錫、鋅、鎘、銻、銀、鈷、鋁、鉍、砷、銅、稀土、鎵、錮和三價(jià)鐵鹽等化學(xué)元素時(shí)，這些元素可能腐蝕有關(guān)設(shè)備及部件，或者產(chǎn)生不希望的活化產(chǎn)物，或者產(chǎn)生不可控制的中子毒物。這類元素稱之為安全相關(guān)系統(tǒng)禁用元素。安全相關(guān)系統(tǒng)禁用元素見附錄A。安全相關(guān)系統(tǒng)含量受限制的元素見附錄B。去污后表面腐蝕情況評(píng)價(jià)去污后設(shè)備、構(gòu)件等金屬基材是否收到腐蝕，耐腐蝕性是否發(fā)生改變。需進(jìn)行定量及定性分析，包括腐蝕深度、腐蝕量、耐腐蝕性和表面形貌分析。腐蝕深度對(duì)金屬基材樣片進(jìn)行去污處理后，樣片平均厚度的減少值。D式中：D—腐蝕深度（cm）；W0—去污前初始質(zhì)量（g）；W1—去污后質(zhì)量（g）；ρ—受試金屬試樣密度（g/cm3）；S—受試金屬試樣去污面積（cm2）。腐蝕量對(duì)金屬基材樣片進(jìn)行去污處理后，單位面積樣片質(zhì)量的減少值。H式中：H—腐蝕量（g/cm2）；W0—去污前初始質(zhì)量（g）；W1—去污后質(zhì)量（g）；S—受試金屬試樣去污面積（cm2）。耐腐蝕性評(píng)價(jià)對(duì)核電廠進(jìn)行在役去污后，設(shè)備、構(gòu)件的在未來運(yùn)行過程的耐腐蝕性發(fā)生變化的可能性。需進(jìn)行定量分析，對(duì)金屬基材樣片進(jìn)行耐腐蝕性測量實(shí)驗(yàn)，通過電化學(xué)方法測定去污處理前后腐蝕速率的變化值，根據(jù)具體設(shè)備及構(gòu)件耐腐蝕/精度要求，進(jìn)行評(píng)價(jià)。表面形貌分析評(píng)價(jià)去污方法是否會(huì)改變金屬表面形貌，包括點(diǎn)蝕和晶間腐蝕評(píng)價(jià)。需進(jìn)行定性分析。二次廢物安全性確定去污過程產(chǎn)生的二次廢物的主要成分，產(chǎn)生量，是否有包容措施使其不逸散到環(huán)境中。根據(jù)核電廠現(xiàn)有的廢物處理設(shè)施，評(píng)估二次廢物（氣、液、固）是否滿足核電站現(xiàn)有廢物處理設(shè)施的處理要求。去污后力學(xué)性能評(píng)價(jià)去污后金屬力學(xué)性能是否可能發(fā)生改變，適用于干冰、磨削、濃化學(xué)溶液等易損傷金屬基材的去污方法，需進(jìn)行定量分析。去污作業(yè)安全性評(píng)估去污作業(yè)過程中是否滿足核電廠相關(guān)要求。包括但不限于評(píng)估去污作業(yè)過程是否遵守實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、儀器儀表等離線設(shè)備、工藝的特殊要求；去污作業(yè)人員是否有噪聲、粉塵、機(jī)械傷害、化學(xué)毒物等風(fēng)險(xiǎn)；是否提供足夠安全且符合相關(guān)規(guī)定的防范措施。評(píng)價(jià)程序與要求一般要求評(píng)價(jià)程序包括確定評(píng)價(jià)對(duì)象、明確評(píng)價(jià)目的、選取評(píng)價(jià)指標(biāo)、收集評(píng)價(jià)資料、開展評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、開展綜合評(píng)價(jià)和形成評(píng)價(jià)報(bào)告等步驟，具體過程見圖1。圖1評(píng)價(jià)程序評(píng)價(jià)對(duì)象包括新開發(fā)的、準(zhǔn)應(yīng)用于核電廠的和實(shí)際應(yīng)用的在役放射性去污技術(shù)、產(chǎn)品和工藝。評(píng)價(jià)目的包括確認(rèn)技術(shù)可行性、技術(shù)比選、風(fēng)險(xiǎn)管理等，針對(duì)不同評(píng)價(jià)目的、去污目的、應(yīng)用場景等，選取合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并體現(xiàn)在評(píng)價(jià)報(bào)告中。評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模擬樣片的制備樣片預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)模擬樣片的制備用于進(jìn)行去污效果評(píng)價(jià)，以測試去污產(chǎn)品、工藝在不同等級(jí)的污染上的去除能力。包括，松散污染、弱固定污染、強(qiáng)固定污染。樣片需滿足如下條件：試片必須滿足HG/T3523要求；試片尺寸：50mm*25mm*2mm,±0.1mm;孔徑4mm；打磨拋光，拋光至鏡面程度，試片四周和表面無毛刺,粗糙度應(yīng)在0.8-1.6μm之間；試片表面層、四周應(yīng)力和氧化層必須處理徹底；表面激光打碼。松散污染樣片的制備移取符合實(shí)際要求的放射性污染溶液1ml，滴加在按5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片中心，然后將樣片自然干燥。弱固定污染樣片的制備將5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片按敏化、刻蝕、污染、烘烤次序進(jìn)行。敏化：對(duì)5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片進(jìn)行清洗，干燥后放置于電阻爐中敏化樣片，敏化溫度700℃，時(shí)間≤24h；刻蝕：對(duì)5.2.1.3a)制備的樣片進(jìn)行刻蝕，硝酸溶液濃度＜70%，刻蝕時(shí)間≤12h；污染：移取符合實(shí)際要求的放射性污染溶液＜1ml，滴加在按6.1.1準(zhǔn)備的樣片中心，然后將樣片自然干燥；烘烤：對(duì)5.2.1.3c)制備的樣片進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為700℃，時(shí)間≤24h。強(qiáng)固定污染樣片的制備將5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片在模擬實(shí)際水質(zhì)、溫度、壓力條件下，經(jīng)1200h，直至其表面生成致密的附著牢固的氧化膜后可作為模擬強(qiáng)固定污染樣片。去污效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)使用待評(píng)價(jià)的去污技術(shù)，分別對(duì)松散污染樣片、弱固定污染樣片和強(qiáng)固定污染樣片進(jìn)行處理，并測量處理前后的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算去污因子、去污率、劑量去污因子和余污率。金屬基材樣片的制備金屬基材樣片的制備用于進(jìn)行去污后表面腐蝕情況的評(píng)價(jià)，以測試去污產(chǎn)品、工藝對(duì)相應(yīng)金屬基材的腐蝕破壞情況。樣片需滿足如下條件：試片必須滿足HG/T3523要求；試片尺寸：50mm*25mm*2mm,±0.1mm;孔徑4mm；打磨拋光，拋光至鏡面程度，試片四周和表面無毛刺,粗糙度應(yīng)在0.8-1.6μm之間；試片表面層、四周應(yīng)力和氧化層必須處理徹底；表面激光打碼。腐蝕深度與腐蝕量測試實(shí)驗(yàn)用分析天平對(duì)金屬基材樣片進(jìn)行稱量，記錄初始質(zhì)量W0；使用待評(píng)價(jià)的去污技術(shù)，對(duì)相應(yīng)金屬基材樣片進(jìn)行處理，將處理后的樣片表面進(jìn)行除油、除水、干燥操作，保證受試物表面清洗干凈，無油污、無水分；用分析天平對(duì)金屬基材樣片進(jìn)行稱量，記錄結(jié)果為W1，并計(jì)算腐蝕深度和腐蝕量。耐腐蝕性測試實(shí)驗(yàn)配置核電水回路模擬液，要求模擬液中各主要離子濃度、溫度、壓力、放射性活度應(yīng)與相應(yīng)金屬基材在核電現(xiàn)場應(yīng)用所處的環(huán)境體系一致；使用電化學(xué)工作站測量受試金屬試樣在模擬核電水回路條件下的極化曲線，并計(jì)算腐蝕速率作為初始的腐蝕速率V0；去污劑對(duì)受試金屬進(jìn)行去污時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照去污劑使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行去污，去污過程中應(yīng)注意不得劃傷受試金屬表面或密封所用的環(huán)氧樹脂。在去污之后，將去污后的受試金屬試樣浸泡在核電水回路模擬液中12h來對(duì)去污后的受試金屬進(jìn)行活化；測量去污后受試金屬試樣的腐蝕速率V1；對(duì)比V1和V0的值，判斷是否滿足安全性要求。表面形貌分析實(shí)驗(yàn)晶間腐蝕評(píng)價(jià)方法：把受試金屬試樣作陽極，以不銹鋼鋼杯或不銹鋼鋼片作為陰極，倒入500mL10%草酸溶液，接通電流。選擇陽極電流密度為1A/cm2，浸蝕時(shí)間為90s，浸蝕溶液溫度70℃-100℃。對(duì)含鉬鋼用10%過硫酸銨浸泡，電流密度為1A/cm2，浸蝕時(shí)間5min-10min。浸蝕之后的結(jié)果評(píng)價(jià)參照《GB/T4334-2020金屬和合金的腐蝕奧氏體及鐵素體-奧氏體（雙相）不銹鋼晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行評(píng)價(jià)；受試金屬的點(diǎn)蝕評(píng)價(jià)參照《GBT18590-2001金屬和合金的腐蝕點(diǎn)蝕評(píng)定方法》進(jìn)行評(píng)價(jià)；去污劑對(duì)受試金屬進(jìn)行去污時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照去污劑使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行去污，去污過程中應(yīng)注意不得劃傷受試金屬表面或密封所用的環(huán)氧樹脂。在去污之后，將去污后的受試金屬試樣浸泡在核電水回路模擬液中12h來對(duì)去污后的受試金屬進(jìn)行活化；對(duì)去污后的受試金屬進(jìn)行晶間腐蝕和點(diǎn)蝕評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)根據(jù)收集到的評(píng)價(jià)資料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)第4章評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定量計(jì)算分析或定性描述。結(jié)合核電廠的實(shí)際情況，對(duì)定量定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，并與其他國內(nèi)外同類型技術(shù)、工藝等進(jìn)行系統(tǒng)比較，明確待評(píng)價(jià)去污技術(shù)的效果、安全性、特點(diǎn)、優(yōu)勢和不足，并提出可能的改進(jìn)措施。評(píng)價(jià)報(bào)告報(bào)告撰寫表達(dá)規(guī)范，報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括去污技術(shù)和工藝的實(shí)施運(yùn)行條件、去污劑和相關(guān)去污設(shè)備的詳細(xì)使用說明、適用的去污范圍、評(píng)價(jià)周期、評(píng)價(jià)結(jié)果、評(píng)價(jià)結(jié)論等內(nèi)容。報(bào)告格式可參考附錄A評(píng)價(jià)報(bào)告示例。實(shí)驗(yàn)過程中的各原始數(shù)據(jù)需按照附錄的形式附在報(bào)告正文之后。經(jīng)5.1.1中所述各程序，形成完整的技術(shù)或工藝評(píng)價(jià)報(bào)告，并及時(shí)歸檔和妥善保存。

（資料性）

禁用元素清單禁用元素清單元素受控原因禁用要求稀土（鈰、鑭）單質(zhì)液體浸潤表面引起脆化不作為產(chǎn)品配方的一部分；這些材料不與系統(tǒng)直接接觸汞鉍錫鎘錮鎵砷鉛鋅

（資料性）

受控元素清單及其限值表B.1受控元素清單及其限值鹵素（pp