核電廠在役去污技術(shù)評價

I核電廠在役去污技術(shù)評價范圍本文件規(guī)定了核電廠在役去污技術(shù)評價適用的術(shù)語和定義、指標(biāo)體系、程序與要求。本文件適用于對在役運行的核電廠內(nèi)具有放射性的設(shè)備、構(gòu)件金屬表面進行去污的技術(shù)評價，包括新開發(fā)的和實際應(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）不銹鋼晶間腐蝕實驗方法GB/T18590-2001金屬和合金的腐蝕點蝕評定方法GB/T10127-2002不銹鋼三氯化鐵縫隙腐蝕實驗方法JB/T7901-1999金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸實驗方法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、可能會造成內(nèi)照射的污染。實際過程中，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)合在物體表面的強污染。強固定污染strongfixedcontamination污染核素通過擴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)評價指標(biāo)體系一般規(guī)定評價指標(biāo)分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩類指標(biāo)。評價指標(biāo)由一級指標(biāo)和二級指標(biāo)組成。一級指標(biāo)用于對具體指標(biāo)進行分類，包括去污效果指標(biāo)和安全性指標(biāo)；二級指標(biāo)用于定量或定性評價，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、三級指標(biāo)；設(shè)立的指標(biāo)應(yīng)定義明確、內(nèi)含清晰。表1評價指標(biāo)體系一級指標(biāo)二級指標(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)安全性定量評價需充分考慮數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。定性評價主要采用描述性或相對比較的方式進行評價；評價需符合客觀事實、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價實驗，測量該去污方法對標(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（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（mSv/h）。適用于評價污染水平降級或降低環(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（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（mSv/h）。適用于評價污染水平降級或降低環(huán)境劑量為目的的去污。劑量去污因子DRRF=式中：DRRF—劑量去污因子；單位為戈瑞每小時(Gy/h)Dq—去污前輻射劑量率，單位為戈瑞每小時（Gy/h）；Dh—去污后輻射劑量率，單位為戈瑞每小時（Gy/h）。適用于評價局部熱點去污。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（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（mSv/h）。適用于評價降低環(huán)境劑量為目的的去污。安全性指標(biāo)評價去污方法對核電廠在役運行的安全性影響。去污劑化學(xué)品成分評價去污劑中化學(xué)品成分是否滿足核電廠對安全相關(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、錮和三價鐵鹽等化學(xué)元素時，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價去污后設(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。腐蝕深度對金屬基材樣片進行去污處理后，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）。腐蝕量對金屬基材樣片進行去污處理后，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）。耐腐蝕性評價對核電廠進行在役去污后，設(shè)備、構(gòu)件的在未來運行過程的耐腐蝕性發(fā)生變化的可能性。需進行定量分析，對金屬基材樣片進行耐腐蝕性測量實驗，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，進行評價。表面形貌分析評價去污方法是否會改變金屬表面形貌，包括點蝕和晶間腐蝕評價。需進行定性分析。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)性能評價去污后金屬力學(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，需進行定量分析。去污作業(yè)安全性評估去污作業(yè)過程中是否滿足核電廠相關(guān)要求。包括但不限于評估去污作業(yè)過程是否遵守實驗項目、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、機械傷害、化學(xué)毒物等風(fēng)險；是否提供足夠安全且符合相關(guān)規(guī)定的防范措施。評價程序與要求一般要求評價程序包括確定評價對象、明確評價目的、選取評價指標(biāo)、收集評價資料、開展評價實驗、開展綜合評價和形成評價報告等步驟，具體過程見圖1。圖1評價程序評價對象包括新開發(fā)的、準(zhǔn)應(yīng)用于核電廠的和實際應(yīng)用的在役放射性去污技術(shù)、產(chǎn)品和工藝。評價目的包括確認(rèn)技術(shù)可行性、技術(shù)比選、風(fēng)險管理等，針對不同評價目的、去污目的、應(yīng)用場景等，選取合理的評價標(biāo)準(zhǔn)，并體現(xiàn)在評價報告中。評價實驗標(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行去污效果評價，以測試去污產(chǎn)品、工藝在不同等級的污染上的去除能力。包括，松散污染、弱固定污染、強固定污染。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、烘烤次序進行。敏化：對5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片進行清洗，干燥后放置于電阻爐中敏化樣片，敏化溫度700℃，時間≤24h；刻蝕：對5.2.1.3a)制備的樣片進行刻蝕，硝酸溶液濃度＜70%，刻蝕時間≤12h；污染：移取符合實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5.2.1.3c)制備的樣片進行烘烤，烘烤溫度為700℃，時間≤24h。強固定污染樣片的制備將5.2.1.1準(zhǔn)備的樣片在模擬實際水質(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固定污染樣片。去污效果評價實驗使用待評價的去污技術(shù)，分別對松散污染樣片、弱固定污染樣片和強固定污染樣片進行處理，并測量處理前后的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算去污因子、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行去污后表面腐蝕情況的評價，以測試去污產(chǎn)品、工藝對相應(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驗用分析天平對金屬基材樣片進行稱量，記錄初始質(zhì)量W0；使用待評價的去污技術(shù)，對相應(yīng)金屬基材樣片進行處理，將處理后的樣片表面進行除油、除水、干燥操作，保證受試物表面清洗干凈，無油污、無水分；用分析天平對金屬基材樣片進行稱量，記錄結(jié)果為W1，并計算腐蝕深度和腐蝕量。耐腐蝕性測試實驗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，并計算腐蝕速率作為初始的腐蝕速率V0；去污劑對受試金屬進行去污時應(yīng)嚴(yán)格按照去污劑使用標(biāo)準(zhǔn)進行去污，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來對去污后的受試金屬進行活化；測量去污后受試金屬試樣的腐蝕速率V1；對比V1和V0的值，判斷是否滿足安全性要求。表面形貌分析實驗晶間腐蝕評價方法：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，浸蝕時間為90s，浸蝕溶液溫度70℃-100℃。對含鉬鋼用10%過硫酸銨浸泡，電流密度為1A/cm2，浸蝕時間5min-10min。浸蝕之后的結(jié)果評價參照《GB/T4334-2020金屬和合金的腐蝕奧氏體及鐵素體-奧氏體（雙相）不銹鋼晶間腐蝕實驗方法》進行評價；受試金屬的點蝕評價參照《GBT18590-2001金屬和合金的腐蝕點蝕評定方法》進行評價；去污劑對受試金屬進行去污時應(yīng)嚴(yán)格按照去污劑使用標(biāo)準(zhǔn)進行去污，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來對去污后的受試金屬進行活化；對去污后的受試金屬進行晶間腐蝕和點蝕評價。綜合評價根據(jù)收集到的評價資料和實驗結(jié)果，對第4章評價指標(biāo)體系中的各個評價指標(biāo)進行定量計算分析或定性描述。結(jié)合核電廠的實際情況，對定量定性評價結(jié)果進行綜合分析，并與其他國內(nèi)外同類型技術(shù)、工藝等進行系統(tǒng)比較，明確待評價去污技術(shù)的效果、安全性、特點、優(yōu)勢和不足，并提出可能的改進措施。評價報告報告撰寫表達規(guī)范，報告內(nèi)容應(yīng)包括去污技術(shù)和工藝的實施運行條件、去污劑和相關(guān)去污設(shè)備的詳細使用說明、適用的去污范圍、評價周期、評價結(jié)果、評價結(jié)論等內(nèi)容。報告格式可參考附錄A評價報告示例。實驗過程中的各原始數(shù)據(jù)需按照附錄的形式附在報告正文之后。經(jīng)5.1.1中所述各程序，形成完整的技術(shù)或工藝評價報告，并及時歸檔和妥善保存。

（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