實務和案例第十一章

第十一章

放射性廢物和核與輻射設施退役

的安全監(jiān)督管理-2-

定義

放射性廢物是指含有放射性核素或被放射性核素所污染、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。放射性廢物管理是包括廢物預處理、處理、整備、運輸、貯存、處置和核與輻射設施退役在內(nèi)所有的行政和技術(shù)的活動。核與輻射設施退役是為允許對一座核與輻射實施（廢物處置庫除外）解除部分或全部監(jiān)管控制所采取的行政管理和技術(shù)行動。（過去定義：核設施使用期滿或因其他原因退出服役）

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內(nèi)容

第一節(jié)放射性廢物管理指導思想和原則第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類第三節(jié)低、中放廢物的處理第四節(jié)低、中放和極低放廢物的處置第五節(jié)高放廢物和α廢物的處理與處置第六節(jié)核設施與輻射設施退役的前期準備第七節(jié)核設施與輻射設施退役的實施第八節(jié)核設施與輻射設施退役的管理

-4-第一節(jié)放射性廢物管理指導思想和原則一、放射性廢物管理目標放射性廢物管理是以優(yōu)化方式，對放射性廢物進行全過程管理，實現(xiàn)放射性廢物安全處置。保護當代和后代人的健康，保護環(huán)境，不給后代帶來不適當?shù)呢摀购四艿拈_發(fā)利用持續(xù)發(fā)展。

-5-第一節(jié)放射性廢物管理指導思想和原則

一、放射性廢物管理目標排放排除豁免管理控制處理/整備核廢物和物料清潔解控處置地質(zhì)處置近地表處置排入水體或陸地或再利用排入大氣或再利用合格廢氣合格廢水無限制再循環(huán)再利用有限制再循環(huán)再利用短壽命低、中放廢物高放廢物和長壽命低、中放廢物圖11-1放射性廢物管理流程圖-6-第一節(jié)放射性廢物管理指導思想和原則二、放射性廢物管理基本原則《中華人民共和國放射性污染防治法》對放射性廢氣、廢液和固體廢物的處理與處置，以及監(jiān)管機制都作了明確規(guī)定。國家環(huán)境保護部是我國放射性廢物管理的最高審管機構(gòu)，它負責制定放射性廢物管理的政策、法規(guī)和標準，行使審批許可證和審管職能。地方環(huán)境保護行政主管部門，實施監(jiān)督檢查和監(jiān)測管理的職能。廢物產(chǎn)生者和放射性廢物管理設施營運者對放射性廢物管理活動的安全負責。若管理活動由幾個營運者相繼完成，必須確保責任承擔的連續(xù)性。

-7-第一節(jié)放射性廢物管理指導思想和原則二、放射性廢物管理基本原則國際原子能機構(gòu)（IAEA）在征集成員國意見的基礎(chǔ)上，經(jīng)理事會批準，在1995年發(fā)布了放射性廢物管理九條基本原則。原則1：保護人體健康原則2：保護環(huán)境原則3：超越國境的考慮原則4：保護后代原則5：不給后代增加不適當?shù)呢摀瓌t6：建立國家法律框架原則7：控制廢物的產(chǎn)生原則8：廢物產(chǎn)生和管理間的相依性原則9：確保設施壽期內(nèi)的安全二、放射性廢物管理基本原則（續(xù)）IAEA于2006年發(fā)布了《基本安全原則》。他是將《核裝置安全》、《放射性廢物管理安全》和《輻射防護和輻射安全》合為一體，形成十項基本安全原則，放射性廢物管理安全原則包絡在其中。-8-三、放射性廢物最小化放射性廢物最小化是指使放射性廢物產(chǎn)生量和活度實現(xiàn)合理可達到的盡可能小。廢物最小化是放射性廢物管理的重要原則。“放污法”第三十九條已有相關(guān)規(guī)定?！胺艔U條例”規(guī)定，國務院環(huán)境保護主管部門會同核工業(yè)行政主管部門和其它有關(guān)部門，建立全國放射性廢物管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。國家鼓勵、支持放射性廢物安全管理的科學研究和技術(shù)開發(fā)利用，推廣先進的放射性廢物安全管理技術(shù)。為不斷提升放射性廢物的管理能力。

-9-三、放射性廢物最小化（續(xù)）廢物最小化方法：－應在代價－利益分析基礎(chǔ)上優(yōu)化選擇；－放射性廢物最小化應著重于從源頭抓起，避免或者減少廢物的產(chǎn)生；－如果廢物已經(jīng)產(chǎn)生，應通過去污和貯存衰變等方法使其盡可能實現(xiàn)再循環(huán)/再利用；－對無法再利用的廢物應盡可能做減容處理，減少要處置廢物的體積，實行安全處置；－應加強管理，完善操作規(guī)程；加強培訓，提高運行人員的素質(zhì)，避免或減少事故的發(fā)生。-10--11-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

一、放射性廢物的產(chǎn)生（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）各種類型反應堆，包括核電站、核動力船艦、核動力衛(wèi)星等；（3）反應堆輻照過燃料元件（乏燃料）的后處理與提取裂片元素和超鈾元素的過程；（4）放射性同位素的生產(chǎn)和應用過程，包括中高能加速器的運行，醫(yī)院、研究所及大專院校的相關(guān)研究活動；（5）核武器的生產(chǎn)、試驗和爆炸過程；（6）核廢物處理與核燃料和核廢物運輸過程；（7）核設施的退役過程。

-12-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

二、放射性廢物分類法1．按廢物的物理性狀分類2．按放射性水平分類3．按放射性廢物來源分類4．按半衰期分類5．按核輻射類型分類6．按毒性分類-13-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

三、我國放射性廢物分類法和國際原子能機構(gòu)（IAEA）推薦的分類法（1/5）1．我國放射性廢物分類法（我國放射性廢物分類標準GB9133-1995）：（1）放射性氣載廢物的分級第Ⅰ級（低放廢氣）：濃度小于或等于4×107Bq/m3

第Ⅱ級（中放廢氣）：濃度大于4×107Bq/m3（2）放射性液體廢物的分級第Ⅰ級（低放廢液）：濃度小于或等于4×106Bq/L

第Ⅱ級（中放廢液）：濃度大于4×106Bq/L，小于或等于4×1010Bq/L

第Ⅲ級（高放廢液）：濃度大于4×1010Bq/L

-14-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

二、我國放射性廢物分類法和國際原子能機構(gòu)（IAEA）推薦的分類法（2/5）1．我國放射性廢物分類法（我國放射性廢物分類標準GB9133-1995）：（3）放射性固體廢物的分級(首先按核素半衰期和輻射類型分為五種，然后按放射性比活度水平分為不同等級。)①α廢物－含有半衰期大于30a的α輻射核素，單個貨包中α比活度＞4×106Bq/kg，多個貨包平均α比活度＞4×105Bq/kg。②含有半衰期≤60d（包括125I）的放射性核素的廢物第Ⅰ級（低放廢物）：比活度≤4×106Bq/kg第Ⅱ級（中放廢物）：比活度＞4×106Bq/kg③含有半衰期大于60d,小于或等于5a(包括60Co)的放射性核素的廢物第Ⅰ級(低放廢物):比活度≤4×106Bq/kg第Ⅱ級(中放廢物):比活度＞4×106Bq/kg

-15-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

三、我國放射性廢物分類法和國際原子能機構(gòu)（IAEA）推薦的分類法（3/5）1．我國放射性廢物分類法（我國放射性廢物分類標準GB9133-1995）：④含有半衰期大于5a,小于或等于30a(包括137Cs)的放射性核素的廢物第Ⅰ級(低放廢物):比活度≤4×106Bq/kg第Ⅱ級(中放廢物):比活度＞4×106Bq/kg，≤4×1011Bq/kg

且釋熱率≤2kW/m3第Ⅲ級(高放廢物):比活度＞4×1011Bq/kg或釋熱率＞2kW/m3⑤含有半衰期大于30a的放射性核素的廢物（不包括α廢物）第Ⅰ級(低放廢物):比活度≤4×106Bq/kg第Ⅱ級(中放廢物):比活度＞4×106Bq/kg，且釋熱率≤2kW/m3第Ⅲ級(高放廢物):比活度＞4×1010Bq/kg或釋熱率＞2kW/m3-16-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

三、我國放射性廢物分類法和國際原子能機構(gòu)（IAEA）推薦的分類法（4/5）1．我國放射性廢物分類法（我國放射性廢物分類標準GB9133-1995）：（4）豁免廢物對公眾成員照射所造成的劑量值＜0.01mSv/a，對公眾的集體劑量≤1人?Sv/a的含極少量放射性核素的廢物。

-17-第二節(jié)放射性廢物的產(chǎn)生和分類

三、我國放射性廢物分類法和IAEA推薦的廢物分類法(5/5)2．1990年國際原子能機構(gòu)推薦了一個按放射性廢物處置分類的固體廢物分類標準表5-1國際原子能機構(gòu)固體廢物分類標準廢物級別特性處置方案選擇1．豁免廢物（EW）對公眾成員年劑量低于0.01mSv無需放射學限制2．低中放廢物（LILW）2.1短壽命低中放廢物（LILW-SL）

限制長壽命α核素的比活度（長壽命輻射放射性核素在單個貨包中不超過4000Bq/g，平均每個貨包不超過400Bq/g）

近地表處置(幾十米)或地質(zhì)處置2.2長壽命低中放廢物（LILW-LL）

長壽命放射性核素的比活度高于對短壽命低中放廢物的限值

地質(zhì)處置

（幾百米以上深度）3．高放廢物（HLW）

釋熱率高于2kW/m3，且長壽命放射性核素的比活度高于對短壽命放射性廢物的限值

地質(zhì)處置

IAEA新頒布放射性廢物分類IAEA

GS-G-1

2009新廢物分類分為：免管廢物、極短壽命廢物、極低放廢物、低放廢物、中放廢物和高放廢物六類。－并將廢物分類與處置緊密聯(lián)系起來。－極短壽命廢物(VSLW)是貯存衰變至多幾年有限時間，就能解除審管控制，進行不受控制處置、使用或排放。這類廢物主要為研究和醫(yī)療常用的短壽命放射性核素的廢物；－極低放廢物(VLLW)為不符合免管廢物的標準，但又不需要高水平的包容和隔離，只要用有限審管控制的近地表工程填埋方式處置的廢物。這種填埋設施也可含其他危險廢物。這類的典型廢物是極低放射性水平的土壤和瓦礫（退役廢物）。－該分類標準未分出α廢物，但提出含長壽命核素的廢物要按長壽命核素的含量進行安全評價，采取中等深度地質(zhì)處置或深地質(zhì)處置。－分類圖確定了廢物分類的總體范圍，并提供各類廢物之間的一般邊界條，更詳細的定量的邊界要按照各國的規(guī)定和要求來建立。

-18-IAEA新頒布放射性廢物分類圖

-20-第三節(jié)低中放廢物的處理

一、廢氣的凈化處理與安全監(jiān)管1．廢氣的產(chǎn)生和特性放射性廢氣主要來自工藝系統(tǒng)或廠房和實驗室的排風系統(tǒng)。放射性廢氣中可能含有放射性氣體、氣溶膠、顆粒物和非放有害氣體。廢氣中所含的放射性核素隨設施而異。產(chǎn)生放射性的廢氣設施（例如）所含的放射性核素鈾礦冶廠廢氣鈾(釷)、鐳、氡及其子體核電站工藝廢氣85Kr、133Xe、131I、3H、14C玻璃固化工廠工藝廢氣137Cs、90Sr、239Pu

-21-第三節(jié)低中放廢物的處理

一、廢氣的凈化處理與安全監(jiān)管典型廢氣

特性

碘反應堆、后處理廠、裂變產(chǎn)物提取設施、131I同位素生產(chǎn)車間以及應用放射性碘同位素的部門，都會產(chǎn)生含碘廢氣。131I存在隨食物鏈進入人體，在人體甲狀腺濃集，所以131I倍受重視的核素氚氚的物理化學性質(zhì)與氫相似，所以氚的除去比較困難，但氚的毒性低，允許排放濃度比較高。14C14C半衰期較長（5730a），是純β-放射性核素。14C與碳的穩(wěn)定同位素結(jié)合在一起進入到碳循環(huán)中。由于14C的半衰期長和在環(huán)境中分布廣，因此在核動力廠與核燃料后處理廠等的輻射環(huán)境監(jiān)測中，14C屬必測的核素之一。含α核素239Pu較多出現(xiàn)在核燃料循環(huán)后段工廠和MOX燃料制造工廠；鐳和氡較多地出現(xiàn)在核燃料循環(huán)前段工廠或同位素生產(chǎn)廠。含有非放組分核電站含氫廢氣和含氧廢氣；后處理廢氣中含有較多的氮氧化物；焚燒爐廢氣中含有較多的CO2、NOx和SO2和二惡英；鈾富集工廠廢氣中含有較多的HF和F2等等。

-22-第三節(jié)低中放廢物的處理

一、廢氣的凈化處理與安全監(jiān)管2．廢氣凈化技術(shù)

廢氣凈化方法很多，常用的有：過濾、吸附、洗滌、滯留衰變等。常用的廢氣凈化設備有:

廢氣凈化方法廢氣凈化設備特性

過濾進風預過濾器為進風氣流除塵，過濾效率至少為85%

排風預過濾器設在高效空氣粒子過濾器之前，為除去氣流中粗粒粉塵，以提高高效微?？諝膺^濾器使用壽命，過濾效率至少為85%高效過濾器用來捕集氣流中細小顆?；覊m，其過濾效率至少為95%高效微?？諝膺^濾器（絕對過濾器HEPA）用來捕集廢氣中超細顆粒灰塵，對于粒徑＜0.3μm的顆粒，除去效率＞99.97%碘過濾器(碘吸附器)通常以1%KI浸漬活性炭為介質(zhì)，對元素碘除去率可達99.9%，對有機碘除去率可達99%其他類型過濾器袋式過濾器、金屬燒結(jié)過濾器、陶瓷燭狀過濾器、釕過濾器滯留衰變衰變貯存罐（活性碳延遲床－連續(xù)處理）衰變貯存是核電站廢氣處理通常使用的方法其他靜電除塵器、旋風除塵器、噴淋塔、文丘里洗滌器、堿吸收塔

-23-第三節(jié)低中放廢物的處理

一、廢氣的凈化處理與安全監(jiān)管3．廢氣凈化系統(tǒng)安全要求1/2

（1）要根據(jù)廢氣特性，選擇合適工藝流程，安全、經(jīng)濟、有效地進行凈化處理。廢氣凈化過程產(chǎn)生的二次廢物應該合理可達到盡可能少。（2）廢氣經(jīng)過凈化處理，放射性組份和非放射性組分都應達到合格標準后，才允許向大氣排放。（3）廠房通風系統(tǒng)應根據(jù)空氣污染程度設定換氣次數(shù)，氣流從低污染區(qū)向高污染區(qū)流動，必要時設置臨時排風措施，防止交叉污染。（4）廢氣凈化系統(tǒng)應有一定負壓，防止外泄。（5）廢氣凈化系統(tǒng)可能有H2

、CO、甲烷等燃爆性氣體與煙炭、煙油等易燃物的積累，嚴防燃爆事故的發(fā)生。（6）對于貯存衰變，應保證有足夠的滯留時間。核動力廠換料大修期間廢氣量集中，設計時應考慮有足夠用的貯存衰變?nèi)莘e。一、廢氣的凈化處理與安全監(jiān)管

3．廢氣凈化系統(tǒng)安全要求2/2（7）對過濾器應定期作檢測，適時更換過濾器芯，保證有滿足過濾效率。（8）維修或更換過濾器和吸附床必須重視工作人員的輻射防護和防止污染的擴散。當輻射場高時，更換過濾器芯應遠距離或遙控操作。（9）煙囪排放設連續(xù)監(jiān)測和取樣監(jiān)測。連續(xù)監(jiān)測在主控室自動記錄放射性活度和流量，設置低報警和高報警閾值。達到高報警閾值，會自動關(guān)閉停止排放。無集中通風中心的放射化學實驗室或設施，排氣煙囪至少要比周圍50m內(nèi)最高建筑物屋脊高出3m。（10）氣載流出物的排放必須控制在審管部門批準的限值內(nèi)，并按合理可達到的盡量低的原則規(guī)定排放的管理目標值。-24-

-25-第三節(jié)低中放廢物的處理

二、廢液的凈化處理與安全監(jiān)管1．廢液的產(chǎn)生和特性

廢液來源特性廢水工藝廢水、地面沖洗水、去污廢水、樹脂再生液、淋浴水、洗衣水如核燃料循環(huán)前段的廢水中，核素以鈾、鐳及其子體居多；含有較多化學離子，如：Na+、SO4-2、CO3-2、F-等。乏燃料后處理廢水中，重要核素是137Cs、90Sr及鈾、钚、超鈾元素；化學物質(zhì)為Na+、Fe+3、Al+3、NO3-、SO4-2

等等。核電站廢水中，含有的重要核素是3H、14C、58Co,60Co、137Cs、90Sr、110mAg等。有機廢液廢萃取劑（如TBP－煤油）、機油、潤滑油、有機溶劑（如四氯乙烯、三氯乙烷等）、測量用的有機閃爍液

-26-2．廢液的凈化處理

處理方法處理設備設備操作去污因子DF過濾常壓過濾、減壓過濾、真空過濾、離心過濾、冷凍過濾、超濾、絮凝沉淀－過濾濾芯更換操作條件：①過濾器進出口壓差達到0.25MPa②過濾器外表面劑量率達到15mSv/h2-10蒸發(fā)自然循環(huán)蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器、壓縮蒸發(fā)器和薄膜蒸發(fā)器（蒸發(fā)耗能）AP1000不用蒸發(fā)●蒸發(fā)前：廢液要經(jīng)過過濾器除去懸浮物和固體，要用預熱器預熱料液?！裾舭l(fā)過程：為防止的霧沫夾帶降低去污效率，要加消泡劑（洗衣廢水、揮發(fā)性核素不合適蒸發(fā)處理）?！裾麴s物：經(jīng)過旋風分離器、泡罩塔、蒸餾液冷凝器，冷凝后進入檢測槽。103～105蒸發(fā)能處理含鹽量較多的廢液（蒸殘液含鹽可達300－400g/L）離子交換無機離子交換劑（如蛭石）有機離子交換劑（如離子交換樹脂）樹脂操作廢液條件：懸浮固體物濃度＜4mg/L；含鹽量＜1g/L，；要除去的放射性核素必須以離子態(tài)存在；處理液體的溫度不能太高。10-100膜分離反滲透、電滲析、超濾常與其他方法結(jié)合使用

-27-第三節(jié)低中放廢物的處理

廢液的凈化處理新進展：－AP1000機型核電廠的廢液的凈化處理系統(tǒng)設計，以絮凝＋離子交換處理核島產(chǎn)生的除化學廢液以外的廢液，不采用大型蒸發(fā)裝置；－EPR機型核電廠的廢液的凈化處理系統(tǒng)設計，采用壓縮蒸發(fā)裝置，不采用自然蒸發(fā)和強制循環(huán)蒸發(fā)裝置。

第三節(jié)低中放廢物的處理

３．廢液凈化的安全監(jiān)管1/2（1）各類廢液必須分類收集、分類貯存和處理，防止交叉污染。（2）廢液的貯存是權(quán)宜之計，應及時處理與處置。（3）廢液貯槽和輸運管網(wǎng)必須按標準與規(guī)范設計、建造和驗收，嚴防泄漏；設置監(jiān)測和報警裝置；設置備用槽與倒罐措施。（4）各類廢液應根據(jù)自身的特性優(yōu)選合適工藝流程，安全、經(jīng)濟、有效地進行凈化處理。凈化過程產(chǎn)生的二次廢物（如廢過濾器芯、蒸發(fā)濃縮物、廢離子交換劑等）應該合理可達到盡可能少。

-28-第三節(jié)低中放廢物的處理

３．廢液凈化的安全監(jiān)管2/2

（5）凈化后的廢水必須經(jīng)監(jiān)測，達到合格標準后才能進行槽式排放。超過限值的廢水不準用稀釋法降低等級和稀釋排放。嚴格執(zhí)行禁止利用滲井、滲坑、天然裂隙、溶洞等方式排放放射性廢液的國家規(guī)定。（6）核動力廠的廢水排放應執(zhí)行GB6249-2011《核動力廠環(huán)境輻射防護規(guī)定》的要求(濃度和總量控制)。（7）核技術(shù)利用產(chǎn)生的放射性廢水通常量少、放射性水平低，但不得隨意排入普通下水道。若要排入普通下水道必須經(jīng)審管部門確認滿足《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》GB-18871-2002相關(guān)的關(guān)定。（8）有機廢液有燃爆危險性，要選擇適宜方法貯存、處理與處置。有機廢液不能混入廢水而影響廢水的凈化效果；不得隨意排入下水道或滲入地下；不能用一般焚燒爐進行焚燒處理。

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-30-第三節(jié)低中放廢物的處理

三、廢物的固化（或固定）處理和固化體性能要求

廢氣、廢液經(jīng)過凈化處理之后，產(chǎn)生的二次廢物，如過濾器芯、沉淀泥漿、蒸發(fā)殘渣或廢離子交換劑等，必須固化（或固定）起來，轉(zhuǎn)變成耐久、穩(wěn)定的固化體，才能方便運輸與長期貯存或處置。降低廢物中放射性核素的彌散和遷移率。

-31-第三節(jié)低中放廢物的處理

三、廢物的固化（或固定）處理和固化體性能要求固化體的基本要求：（1）有足夠機械強度，能夠承受運輸操作的撞擊。若破碎成許多小塊或形成粉塵,會使放射性核素容易被水浸出或形成氣溶膠污染環(huán)境。（2）有良好抗水性（浸出率低）。水是浸出和傳輸放射性核素的重要介質(zhì)，核素被水浸出率越低，安全性越好?？顾允枪袒w重要的品質(zhì)指標。（3）輻照穩(wěn)定性好。廢物不會產(chǎn)生很多輻解氣體，不會顯著降低固化體性能。（4）熱穩(wěn)定性好。固化體遇到火源短時間內(nèi)不著火、不熔解、不分解。自身衰變熱不會引起自燃，不會引起固化體性能明顯降低。（5）不含有游離液體。包裝容器不易被腐蝕，包裝容器內(nèi)氣體不易逸出發(fā)生燃爆；同時也防止微生物的侵蝕作用。

-32-第三節(jié)低中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求選擇固化工藝應考慮：－固化設備的投資和運行成本低；－工藝過程簡單、安全、可靠；－處理廢物的適應性強；－廢物包容量大，產(chǎn)生的固體廢物的重量和體積小。

-33-第三節(jié)低中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求我國已經(jīng)開發(fā)了很多固化工藝對于低、中放廢液，主要是水泥固化、瀝青固化和塑料固化；對于高放廢液，主要采用玻璃固化。我國已對水泥固化體、瀝青固化體、塑料固化體的性能要求制訂了標準（GB14569.1，GB14569.2，GB14569.3）。

-34-第三節(jié)低中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求1．水泥固化_水泥用作放射性廢物固化的基料固化水泥固化配方要針對固化的廢物特點考慮下列因素:

要考慮的因素要求水泥類型常用來固化放射性廢物的水泥是波特蘭（硅酸鹽）水泥、火山灰水泥和高鋁水泥水灰比（廢液與水泥重量比）水灰比大，包容廢液量多，但是凝固時間延長，固化體機械強度降低，殘留水分還可能造成不完全凝固鹽灰比（廢物干鹽份與水泥重量比）鹽灰比大，包容量大，但會降低產(chǎn)品的機械強度和使浸出率變大pH值水泥固化要求堿性條件，要調(diào)節(jié)合適的堿度（pH=8～13）添加劑為了改善水泥固化體的核素抗浸出性、機械強度、包容量和凝固特性，常加入各種添加劑如大體積水泥澆注固化體要求有合適的初凝和終凝時間，需添加緩凝劑。-35-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求1．水泥固化_水泥用作放射性廢物固化的基料固化水泥固化常用的添加劑及其作用添加劑作

用錳鐵礦降低銫浸出消石灰消除硼干擾頁巖粉防止發(fā)生裂紋,降低鍶浸出陶

土降低鍶浸出飛

灰降低鍶浸出,控制水化熱粉煤灰降低水化熱添加劑作用蛭石降低銫浸出，含硫酸鹽廢物忌用沸石降低銫浸出，增加強度膨潤土降低銫浸出硅酸鋇降低鍶浸出水玻璃消除硼干擾，改進流動性,提高抗壓強度

-36-第三節(jié)低、中放廢物的處理

1．水泥固化_水泥用作放射性廢物固化的基料水泥固化工藝特點（1）桶內(nèi)混合兩種：桶內(nèi)加廢液、基料攪拌；進料后密閉翻轉(zhuǎn)震動。廢物填充率較低。（2）桶外混合水泥和廢液在混合器里混合后再注入貯存桶，提高廢物填充率。此法不僅適合處理廢液，也適合處理粒狀或粉狀固體廢物。但混合器清洗產(chǎn)生額外廢液。（3）水力壓裂這是在頁巖層進行水泥固化并處置放射性廢液相結(jié)合的方法。先用水力把頁巖層壓出裂縫，再把由中放廢液、水泥和添加劑形成的灰漿注入到頁巖層中去，并在壓出的裂縫中固結(jié)。美國橡樹嶺國家實驗室在1966-1979年，已經(jīng)用此法處置了8000m3放射性廢液灰漿。我國自1996年開始已成功進行了12次注漿，處理數(shù)千m3中放廢液。現(xiàn)在都停止該處理方法。（4）大體積澆注是一種水泥固化與處置相結(jié)合的方法。把放射性廢液、水泥與添加劑攪拌混合均勻，然后泵送到預制好的地下混凝土大槽。（大槽場地應滿足近地表處置的要求；配方和澆注工藝要有較低的水化熱；適當?shù)某跄c終凝時間，確保大體積水泥固化體滿足標準規(guī)定要求）。

-37-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求1．水泥固化_水泥用作放射性廢液固化的基料水泥固化法評價：要點優(yōu)點工藝簡單;設備和運行投資少;能耗低（常溫下運行）;操作安全等。缺點－放射性核素浸出率高，通常，它比瀝青固化體高1～2個量級；－固化產(chǎn)品增容。改進工作①降低核素浸出率；②減少固化產(chǎn)物體積；③開辟水泥固化新方法。

-38-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求2．瀝青固化_瀝青用作放射性廢液固化的基料固化工藝特點（1）螺桿擠壓法螺桿機的一端接收料液和熔融的瀝青，在推進過程中均勻混合并同時蒸發(fā)出水分?；旌暇鶆蚝驼羧ニ值漠a(chǎn)物從螺桿機的另一端排出，注入產(chǎn)品桶。經(jīng)冷卻凝固成為瀝青固化產(chǎn)品。（2）薄膜蒸發(fā)法把經(jīng)過預處理的料液注入筒式蒸發(fā)器中，與熔融瀝青相遇，被刮板展開在蒸發(fā)器筒壁上，刮板和筒壁的間隙很小，刮板高速旋轉(zhuǎn)形成液態(tài)膜，使瀝青和廢物在均勻混合的同時不斷蒸發(fā)出水份，最后從蒸發(fā)器出口排入200升鋼桶，冷卻凝固得到固化產(chǎn)品。

-39-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求2．瀝青固化_瀝青用作放射性廢液固化的基料方法評價：－瀝青固化適用于固化化學泥漿、蒸發(fā)殘渣、焚燒灰等低、中放廢液。瀝青固化的廢物包容量高，可達40-60%(質(zhì)量份數(shù))，固化產(chǎn)品均勻，核素浸出率低（比水泥固化低1～2個量級）。－由于瀝青是可燃性有機物，不能承受較高溫度和較強輻照，所以瀝青固化不適于處理釋熱率高和放射性比活度大的廢物，瀝青固化也不適宜固化氧化劑含量高的廢液。瀝青固化不夠安全，容易發(fā)生火災事故。

防止火災事故的發(fā)生防止火災事故的發(fā)生（1）一定要嚴格控制運行溫度，特別是產(chǎn)品出口溫度。加熱設備應有可靠的防止過熱的措施，警惕運行過程中發(fā)生的不正常升溫。（2）重視監(jiān)測料液與瀝青的成分和pH值，控制銨鹽和其它有催化作用物質(zhì)的濃度。（3）料液分析的取樣要有代表性，分析結(jié)果準確可靠。（4）嚴格按規(guī)定的操作程序操作。（5）加強消防和通風措施。裝料間起火國外曾多次發(fā)生，產(chǎn)品桶上方應設強排風裝置。（6）設置有效火災報警和消防滅火措施，強化應急預案和應急響應準備。-40-

-41-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求3．塑料固化_塑料用作放射性廢液固化的基料熱塑性塑料固化工藝類似于瀝青固化，需要加熱熔融。熱固性塑料固化工藝類似于水泥固化。但對廢物含水量有限制，需要預處理脫水，或者加入乳化劑攪拌乳化。為了控制聚合速度和聚合熱釋放，需要選擇適當?shù)囊l(fā)劑、催化劑、促進劑和適當?shù)呐淞媳?。塑料固化所用的設備是通常的化工設備，根據(jù)輻射防護的要求，需要適當?shù)钠帘?，產(chǎn)生的尾氣和二次廢液需要適當?shù)膬艋?/p>

-42-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求3．塑料固化_塑料用作放射性廢物固化的基料固化固化工藝特點（1）聚乙烯固化類似瀝青固化法，采用螺桿擠壓機或薄膜蒸發(fā)器將放射性廢物同聚乙烯一起熔融和均勻混合，然后澆注進貯桶，得到固化產(chǎn)品。（2）聚氯乙烯固化同聚乙烯固化一樣。（3）聚苯乙烯固化常以對-二乙烯苯作為交聯(lián)劑，偶氮雙異丁腈或過氧化苯甲酰作為引發(fā)劑，引發(fā)聚合反應，將廢物固定在塑料基體中，工藝過程簡單。西德和荷蘭一些核電站用聚苯乙烯固化流動裝置處理核電站廢物。

-43-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求3．塑料固化_塑料用作放射性廢物固化的基料固化固化工藝特點（4）聚酯固化用溶解在苯乙烯中的聚酯，同預先脫水的放射性廢物均勻混合，在引發(fā)劑、加速劑的作用下，發(fā)生聚合反應，生成一種體型結(jié)構(gòu)高聚物，把放射性廢物固結(jié)在其中。美國和日本一些核電站使用，并建成車載式流動固化裝置。（5）環(huán)氧樹脂固化將放射性廢物引入湍流的惰性載體硅酮中，急速蒸發(fā)脫水。脫水廢物，通過噴射混合器被環(huán)氧樹脂包覆，再經(jīng)過分離柱，將廢物和載體分離開來，然后加入催化劑，使環(huán)氧樹脂聚合，3h內(nèi)硬化。載體硅酮可以循環(huán)使用。固化產(chǎn)品性能優(yōu)良，但成本較高。（6）聚合物浸漬混凝土放射性廢物水泥固化體進行加熱，使固體變得多孔，然后在常壓或減壓下浸泡在有機單體中，使有機單體進入水泥固化體孔隙，然后加熱使單體聚合。經(jīng)過這樣處理，固化體的核素浸出率大大降低，機械強度提高上千倍，抗輻照性和抗氧化作用性也能改善。-44-第三節(jié)低、中放廢物的處理

三、廢物的固化（固定）處理和固化體性能要求塑料固化方法評價：－塑料固化法廢物包容量高，核素浸出率低，比水泥固化體低2-3個量級，這對實現(xiàn)長期安全隔離有重要意義；－塑料固化成本較高，目前尚未得到廣泛應用。固化／固定的安全監(jiān)管

4、廢物固化／固定的安全監(jiān)管要點：（1）固化／固定工藝安全，避免各種事故的發(fā)生；（2）固化配方要經(jīng)優(yōu)選和驗證，廢物包容量符合設計要求，生產(chǎn)的固化體滿足規(guī)定的性能指標；（3）被固化廢物的核素類型和放射性水平符合低、中放廢物規(guī)定的要求；（4）固定廢物的水泥漿或其它介質(zhì)，充滿容器空隙，形成堅實的固體塊；（5）操作人員受照劑量不超過規(guī)定的劑量目標值，并合理可達到的盡量低；（6）二次廢物和流出物排放量盡可能少。

-46-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理1.焚燒減容處理可燃性廢物可燃性廢物包括：纖維類物質(zhì)（如紙、棉織物、木材等），塑料、橡膠類物質(zhì)，動物尸體，離子交換樹脂，活性炭,污油，廢溶劑，廢閃爍液等。

焚燒法特點－可使減容10--100倍并能減重，大大降低貯存、運輸和處置費用；－焚燒能把可燃性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為惰性灰燼，提高安全性；－焚燒還可實現(xiàn)钚和鈾的回收。

-47-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

1．焚燒減容焚燒爐類型特性過量空氣焚燒爐應用廣泛控制空氣焚燒爐適用燒各種組份廢物裂解爐適于燒塑料、橡膠類廢物流化床焚燒爐被用來燒廢樹脂高溫熔渣爐允許摻雜少量不可燃廢物一起焚燒，得到的熔渣不必進行固化熔鹽爐被用來焚燒含钚廢物（含碳酸鈉）-48-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

1．焚燒減容焚燒工藝要求（1）分揀1）分揀出不可燃和可能引起爆炸的物質(zhì)；2)分揀使進料有適合燃燒的組成和熱值，有利于燃燒完全。（2）破碎1）有的爐子要求小碎塊投料，切碎設備有切割機、錘磨機等。2)為了防止著火，切碎操作常在保護氣體（如氮氣）中進行。（3）投料1）投料方式有批量方式和連續(xù)方式。2)為防止爐子和操作區(qū)直接串通(防止回火)，進料口處設置連鎖雙重閘門。（4）焚燒為達到操作溫度，使廢物燃燒完全，采用燃燒器（有丙烷燃燒器，煤油、柴油燃燒器，天然氣、煤氣燃燒器，電加熱器等）。（5）尾氣凈化1）干式凈化設備有旋風分離器、碘過濾器、陶瓷過濾器、燒結(jié)金屬過濾器、高溫石棉填充過濾器、袋式過濾器、砂過濾器、靜電除塵器、高效過濾器等；2)濕式凈化設備有噴淋洗滌器、文丘里洗滌器、沖擊式濕式洗滌器、泡沫洗滌塔、濕式旋風分離器等。3)處理后的尾氣經(jīng)過監(jiān)測，達到標準后，才準許排入大氣。（6）排灰1）廢物中70%以上放射性物質(zhì)進入爐灰；2)用旋轉(zhuǎn)爐或固定爐排灰，爐灰卸入或真空抽入貯桶。3)爐灰需要固化處理，或用微波熔融法處理、直接裝入高整體性容器中。4）如果灰渣中含有較高量钚和鈾-235，則需要回收。

-49-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

1．焚燒減容可燃不可燃易爆圖11-2焚燒工藝流程示意圖

破碎焚燒高溫過濾冷卻和過濾風機空氣或水二次廢液、廢物處理煙筒灰渣放射性監(jiān)測處置整備處置固化或封裝回收再利用監(jiān)測分揀固體廢物-50-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

1．焚燒減容焚燒工藝系統(tǒng)安全（1）腐蝕。焚燒含鹵素、硫、磷物質(zhì)，腐蝕問題突出。為了抗腐蝕，焚燒爐大多采用鋼外殼耐火陶瓷襯里；尾氣系統(tǒng)采用玻璃鋼，高鎳、高鉻耐蝕合金、鈦材等。（2）尾氣系統(tǒng)堵塞。不完全燃燒容易造成焦油、油煙灰沉積堵塞尾氣系統(tǒng)。（3）著火。裝料系統(tǒng)回火,廢物中混入的燃爆物，過濾器中的油煙類物質(zhì)，靜電除塵器火花放電，燃燒器中的燃料易引起火災或爆炸。必須有火災應急響應準備。配備火災報警器、自動滅火器等。（4）爐排堵塞。廢物中混入的大塊不可燃物或爐中的熔融物易造成排灰堵塞。（5）輻射防護屏蔽。焚燒放射性較強的廢物，要考慮適當?shù)钠帘魏瓦h距離操作。

氣密性。焚燒含α廢物的焚燒爐體必須有良好的α氣密性。

臨界控制。焚燒含鈾和钚易裂變物質(zhì)的廢物，防止臨界事故。措施包括：規(guī)定爐子極限裝載量，選擇適當幾何形狀的裝灰容器，定期清理設備防止易裂變物質(zhì)的積累。（6）卸灰箱著火或卸灰箱泄漏可能造成爐灰和氣溶膠逸出。

（7）焚燒爐運行要嚴防斷電和過濾器失效事故。必須做好應急預案和應急響應準備。(8)控制運行溫度，防止二噁瑛的產(chǎn)生。

-51-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

2．濕法氧化減容酸煮解技術(shù)過氧化氫催化氧化技術(shù)適用范圍能處理可燃性含廢物；聚氯乙烯、聚乙烯、橡膠、纖維類污染廢物用于處理廢離子交換樹脂工藝工藝包括預處理、熱濃硫酸或硝酸浸煮（250℃）、尾氣處理和殘渣處理。把有機物轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w產(chǎn)物，把無機物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}和氧化物。采用35%H2O2，用Fe2+或Cu2+作為催化劑，在100℃和常壓下，廢樹脂分解率達95%。優(yōu)點此法減容比大，能使95%以上钚得到回收，操作溫度和壓力較低。尾氣處理簡單，可建成流動處理裝置。缺點處理量較小、腐蝕性大，對設備材料要求高。存在钚臨界安全問題。處理量較小

-52-第三節(jié)低、中放廢物的處理

四、廢物的減容處理

3．壓縮減容特性適用范圍可壓縮廢物（污染的勞保用品、擦手紙、拖布、器皿、電纜、廢過濾器芯等）。減容倍數(shù)50--100kg/cm2壓力，減容倍數(shù)為2--6，幾千kg/cm2的高壓壓縮機，減容倍數(shù)可達到10壓縮機類型－從結(jié)構(gòu)來分，有單向壓縮、三向壓縮的；有臥式、立式的；有固定式、車載流動式的；－從壓力來分有低壓（幾十—一百噸壓力），超壓（幾千噸壓力）。一般情況下，現(xiàn)在核電站采用低壓和超壓相結(jié)合。優(yōu)點（1）建造投資和運行費用低；（2）幾乎沒有二次廢物產(chǎn)生；（3）設備簡單，易實現(xiàn)自動化。缺點（1）減容倍數(shù)小。壓力達到某值之后，再提高壓力，密度變化很小。（2）不減輕重量；（3）未能消除廢物著火、熱解、腐爛的可能性。

-53-第三節(jié)低、中放廢物的處理

壓縮系統(tǒng)安全問題：（1）壓縮過程釋放出存在于廢物包中的氣體，可能導致氣溶膠污染，因此需要對排風作凈化處理；（2）壓縮含α核素較高的廢物必須在氣密室中進行；（3）壓縮中放廢物需要屏蔽措施或遙控操作；（4）吸收或附著在固體廢物上的液體在壓縮過程中會釋放出來，應該用適當捕集器收集，收集之后要作適當處理；（5）必須在預處理時分揀出自燃或爆炸性物質(zhì)，壓縮機房要配備滅火設備；（6）大塊堅硬不可壓縮廢物，應該在預處理分揀出來；4．廢金屬熔融處理低污染的廢金屬經(jīng)熔融處理，可被再利用,減少處置廢物的體積并節(jié)約資源。廢金屬熔煉前需要適當去污和切割。熔煉設備有中頻爐、電弧爐、等離子體爐等。通過加入適當助熔劑造渣去污，使大部分放射性核素進入熔渣中。－鈾、超鈾元素和90Sr等大部分進入爐渣中；－58,60Co、63Ni、55Fe、64Mn等核素大部分進入鑄錠中；－137Cs、65Zn等易揮發(fā)核素大部分進入尾氣中。熔融法產(chǎn)生的廢物主要是熔渣和廢過濾器芯，兩者體積約為熔煉前金屬體積的4～5%。4．廢金屬熔融處理安全監(jiān)管要求：熔煉過程為低放射性的開放型作業(yè)，除需重視一般高溫作業(yè)安全問題外，還應重視輻射防護和環(huán)境保護問題。（1）熔煉過程產(chǎn)生大量粉塵和煙氣，廠房風量和換氣次數(shù)必須滿足設計要求，氣體必須處理滿足相關(guān)排放標準。（2）接收的廢金屬在進爐熔煉前要作仔細分類檢測與必要的去污處理。（3）為了使放射性核素進入熔渣，要選擇好造渣助熔劑。（4）熔煉出來的金屬鑄錠應控制使用，進入無限制使用，必須滿足標準要求和得到審管部門批準，通常返回核工業(yè)內(nèi)部用來制造廢物容器或屏蔽體。（5）爐渣含放射性核素，要安全處置。壓縮、焚燒和廢金屬熔融的減容比較減容方法壓縮焚燒廢金屬熔融處理對象低、中放可燃和不可燃廢物（α廢物也可）

低、中放可燃廢物（α廢物也可）低污染的廢金屬（α廢物不可）特性減容不減重，不改變可燃輻解、發(fā)酵、和腐爛等風險減容和減重比大無機化轉(zhuǎn)變焚燒灰穩(wěn)定性好回收利用有用物質(zhì)小量減容和減重資源再利用意義大設備投資處理費用較低較低高高較高較高特點簡單減容倍數(shù)小適用性大二次廢物極少減容倍數(shù)大投資高產(chǎn)生少量二次廢物爐渣和過濾器芯要處理和處置鑄錠可再利用

-57-第三節(jié)低、中放廢物的處理

五、廢物的包裝與貯存1．低中放固體廢物的包裝

包裝容器的作用①減少輻照；②方便操作和運輸；③為了適應處置的需要，成為多重屏障中的一道屏障，起到良好的隔離作用。對包裝容器要求①機械強度好，能承受堆貯的重壓和運輸中的跌落事故，不泄漏放射性物質(zhì)；②耐腐蝕、耐輻照，在設計的貯存年限內(nèi)可以回??；③選材合理，容易加工制造；

④搬運操作方便；⑤外表面容易去污；⑥成本低，容易加工制造；⑦封蓋操作簡便、密封性好

-58-第三節(jié)低、中放廢物的處理

五、廢物的包裝與貯存低、中放固體廢物運輸?shù)膹U物包包裝容器的加工制造要求：設計-滿足標準、規(guī)范要求；制造-由審定批準的有資質(zhì)單位進行制造。

-59-第三節(jié)低、中放廢物的處理

五、廢物的包裝與貯存1．低、中放固體廢物的包裝

包裝容器種類特點（1）鋼桶多數(shù)為碳鋼，少數(shù)用不銹鋼，壁厚0.6-2.0mm，常用的是200L標準桶。（2）鋼箱用來裝載特殊形狀廢物，有正方、長方體多種不同規(guī)格的鋼箱。（3）混凝土容器采用不同壁厚的混凝土容器，裝載水泥固化體和廢過濾器芯（我國大亞灣核電站）。（3）其它類型容器鑄鐵容器、高整體性容器（我國尚未有相關(guān)標準）等。高整體性容器特點是強度高、密封性好、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，設計壽命大于300年，可以用來直接裝載未經(jīng)固化的廢物（如放射性廢樹脂和焚燒灰等。我國已制訂了低、中水平放射性固體廢物包裝安全標準（GB12711-91）和混凝土桶、鋼桶等系列廢物容器的標準。固體廢物的包裝用金屬桶代替混凝土容器以實現(xiàn)廢物最小化。目前還有用HIC容器作為廢物包裝，廢樹脂、濕廢過濾器芯不須固化或固定。但要考慮對近地表處置的適應性。

-60-第三節(jié)低、中放廢物的處理

五、廢物的包裝與貯存2．低中放固體廢物的貯存

貯存原則產(chǎn)生低中放固體廢物的設施，應建立暫存庫集中暫存，建立檔案，監(jiān)測管理，限期轉(zhuǎn)運處置。貯存庫選址、設計和建造貯存庫的選址、設計和建造必須符合國家有關(guān)規(guī)定，具備必要的抗御意外災害的能力（例如：防火、防水、抗震等），保證廢物可以回取并符合處置場的接受要求。貯存庫接受廢物貯存庫接受廢物應按“廢物送貯申報表”內(nèi)容進行核實（廢物類型、核素、活度、表面劑量率等），編號，登記入庫，建立檔案。貯存庫運行貯存庫應定期開啟排風，保證庫內(nèi)的氣溶膠濃度低于規(guī)定的限值；吊運堆貯操作要采用可靠的工具，確保安全。廢物清潔解控與處置貯存庫內(nèi)衰變到清潔解控水平的廢物，經(jīng)審管部門批準之后，運出貯存庫，方可作一般廢物處置。對于達到規(guī)定貯存期限（5年），放射水平仍高于清潔解控水平的廢物，要積極采取措施，進行安全處置。固體廢物貯存的安全監(jiān)管固體廢物貯存的安全監(jiān)管要點：

①貯存庫具有法人資格并獲得許可，具有能保證貯存設施安全運行的組織機構(gòu)和放射性廢物管理、輻射防護、環(huán)境監(jiān)測方面的專業(yè)技術(shù)人員。

②貯存庫營運單位按規(guī)程接收和貯存廢物以及進行放射性檢測。

③有健全的管理制度以及符合核安全監(jiān)督管理要求的質(zhì)量保證體系

④廢放射源和廢物分類存放，在規(guī)定的貯存期限內(nèi)能夠安全回取。⑤貯存設施進行定期安全檢查，并對貯存設施周圍的地下水、地表水、土壤和空氣進行放射性監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)安全隱患或者周圍環(huán)境中放射性核素超過標準，應當立即查找原因，采取相應的防范措施，并向所在地省、自治區(qū)、直轄市人民政府環(huán)境保護主管部門報告。

-62-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置－低、中放固體廢物中的主要核素是90Sr和137Cs，（不含或只含極少量長壽命超鈾核素）。－90Sr和137Cs經(jīng)過10個半衰期放射性水平下降到約為原來的千分之一，一般來說，隔離300年就可以達到安全水平。－國際社會普遍接受低、中放廢物采用近地表處置。－極低放廢物含放射性極低，通常采用工程掩埋處置。-63-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置一、低、中放廢物處置場的選址和建造選址應按擬處置的廢物的類型和數(shù)量及審管機構(gòu)的要求進行。處置場的設計和建造,采用工程屏障和天然屏障相結(jié)合的多重屏障體系。

選址通常分為區(qū)域調(diào)查、場址初選、場址確定三個階段進行。（還增加規(guī)劃選址階段）選址要對地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地球化學、地表活動、社會環(huán)境狀況和氣象條件等因素進行評價。

-64-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置一、低、中放廢物處置場的選址和建造處置場的設計和建造主要原則（1）能有效限制放射性核素從處置場的釋放；（2）對工作人員的照射可合理達到的盡可能低；（3）關(guān)閉后長期維護的需求少；（4）有適當?shù)呐潘到y(tǒng),使?jié)B入處置單元的水量最少，廢物與水接觸可能性小；（5）處置單元、回填和封閉措施穩(wěn)定性好，以保證在規(guī)定時期內(nèi)處置結(jié)構(gòu)的完整性，；（6）具有良好的阻止闖入的屏障；（7）有適當?shù)谋O(jiān)測措施；（8）有適當緩沖區(qū)，以提供監(jiān)測和減輕可能發(fā)生的危害。-65-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置一、低、中放廢物處置場的選址和建造處置方針我國低、中放廢物是區(qū)域處置，高放廢物處置是集中處置。我國近地表處置場現(xiàn)狀：我國已建成兩個低、中放廢物近地表處置場一、西北處置場，容量20萬m3，第一期2萬m3，1999年已進入試運行階段；二、廣東北龍?zhí)幹脠觯萘?萬m3，第一期8800m3，處置庫已經(jīng)過試運行后，獲得運行許可。飛鳳山處置場已申請建造，按照18萬m3規(guī)劃，分兩期建設，第一期9萬m3。第一期工程分兩個階段建設，第一階段建設4萬m3

；還有遙田處置場已申請建造。

-66-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置二、低中放廢物處置場的運行和廢物接收處置場的運行要點憑許可證運行處置場正式運行之前應作試運行，試運行合格，經(jīng)過安全分析和環(huán)境影響評價,獲得許可證之后才可正式運行。廢物的接收廢物處置申請單內(nèi)容包括：（1）廢物來源；（2）廢物貨包體積和重量；（3）放射性比活度和主要核素；（4）表面劑量率（5）貨包編號；（6）廢物處理和整備說明；（7）發(fā)送日期。廢物的檢查廢物接收必須滿足經(jīng)過審管部門批準的廢物接受標準。（1）核對廢物貨包的編號；（2）檢查運輸過程中是否有破損；（3）檢測表面劑量率。檢查驗收的廢物貨包(1)合格的貨包直接送到處置單元處置；(2)對需要再壓縮、再包裝貨包，作臨時貯存。廢物的堆放廢物貨包用吊車或叉車整齊堆放在設定位置，堆放位置記錄貯存在計算機中。作業(yè)區(qū)設置可移動的防雨帳房，以防止雨水進入處置單元。一個處置單元封閉后，防雨帳房移到下一個處置單元，繼續(xù)運作。處置單元裝滿后的封閉處置單元達到設定廢物量之后，貨包之間的空隙澆注水泥沙漿（對金屬桶）或填充礫石或沙土（對混凝土容器），然后在處置單元上面澆灌混凝土或加混凝土蓋板，有的還涂覆聚胺酯進行密封，防止雨水滲入和提供輻射屏蔽。

-67-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置三、處置場的關(guān)閉和關(guān)閉后的監(jiān)控正常關(guān)閉：當處置場達到設計和許可證規(guī)定的廢物體積或（和）放射性活度總量之后，處置場就要進入關(guān)閉階段。提前關(guān)閉：如果發(fā)現(xiàn)處置場在選址、設計或建造時有無法糾正的失誤，或者因為嚴重事故和自然災害等原因，使處置場不能再繼續(xù)運行，則處置場要提前關(guān)閉。關(guān)閉審批：處置場的關(guān)閉要提出安全分析報告和環(huán)境影響報告，獲得審管部門批準后才能進行封閉、回填，最終覆蓋及拆除輔助設施等活動。

-68-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置三、處置場的關(guān)閉和關(guān)閉后的監(jiān)控1．覆蓋層設置所有的處置單元封閉后，需加覆蓋層覆蓋層功能①防滲，使降水和地表徑流的入滲量最少；②防生物侵擾，包括人類和動植物的入侵；③輻射屏蔽，降低地表劑量率水平；④防風化侵蝕、水土流失和塌陷；⑤阻滯核素釋放和減少蒸騰作用。對覆蓋層的要求①由不同材料構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)；②覆蓋層厚度3--5m。（例如法國奧布處置場，年降水量約1500mm，采用5m厚的多層結(jié)構(gòu)覆蓋層，年入滲水量僅約2mm。）-69-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置三、處置場的關(guān)閉和關(guān)閉后的監(jiān)控

2．關(guān)閉后的監(jiān)控

監(jiān)控期限處置場關(guān)閉后，進入有組織控制期。這時期的長短取決于處置廢物核素的種類、總活度以及處置設施的情況，一般為300-500年。設計時應強調(diào)，處置場關(guān)閉之后的安全不應該依賴于延長有組織控制期。監(jiān)控工作前期的主動監(jiān)護后期的被動監(jiān)護監(jiān)控單位處置場關(guān)閉之后，由審管部門指定專門單位負責關(guān)閉后的監(jiān)控工作。-70-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置三、處置場的關(guān)閉和關(guān)閉后的監(jiān)控2．關(guān)閉后的監(jiān)控(1)主動監(jiān)護主動監(jiān)護的任務①防止人、穴居動物、嚙齒動物和深根植物的侵擾處置庫，破壞處置庫的密封性和完整性，影響隔離系統(tǒng)的隔離能力。②進行適當維修活動，包括常規(guī)和非常規(guī)維修兩部分。

·常規(guī)維修活動——定期檢查排水系統(tǒng)，去除深根植物，定期檢查和維修安全圍墻，維修及更換檢測設備。

·非常規(guī)維修活動——修復惡劣氣候條件所造成的破壞，修復穴居動物打洞造成的破壞，修復可接近屏障的其它毀壞。③進行適當?shù)谋O(jiān)督和檢測。監(jiān)督、檢測目的驗證廢物處置隔離系統(tǒng)是否具有預期的功能；驗證確實不存在對環(huán)境有不可接受的影響。監(jiān)督內(nèi)容覆蓋層和周圍環(huán)境情況；浸泡液的收集系統(tǒng)（可能發(fā)生水浸泡時）；排水系統(tǒng)；場址邊界和標志；檢測設備。檢測項目檢測項目：總α、總β、總γ、3H和某些特定核素。監(jiān)測對象：水、空氣、土壤、植物和動物。取樣頻率：周、月、季、半年不等。-71-第四節(jié)低、中放和極低放廢物處置三、處置場的關(guān)閉和關(guān)閉后的監(jiān)控2．關(guān)閉后的監(jiān)控（2）被動監(jiān)護

被動監(jiān)護任務－限制土地使用和限制使用時間；－建鐵絲網(wǎng)，限制進入；－設立永久標志；－適當維修和監(jiān)測四、低、中放廢物處置安全監(jiān)管低、中放廢物處置安全監(jiān)管要點：①處置場選址是否經(jīng)篩選和批準，場址條件和設計、建造是否滿足標準要求。②處置場建造和運行是否得到許可，運行之前是否作了試運行（試運行合格才能投入正式運行）。③人員配置是否滿足要求，是否執(zhí)行培訓和考核上崗制度。④是否按規(guī)程和標準接收和處置廢物。⑤是否執(zhí)行批準的質(zhì)保大綱。⑥處置設施營運單位是否按照計劃進行安全檢查和對周圍環(huán)境進行監(jiān)測。⑦是否建立符合相應要求的安保措施，是否有應急預案和應急準備。⑧是否按規(guī)定每年如實上報廢物的接收和處置情況。五、長壽命核素低、中放廢物的處置對含長壽命核素濃度較高的低、中放廢物，及一些廢放射源（鐳源，廢棄的鐳-鈹中子源、釙-鈹中子源、镅-鈹中子源）宜采用中等深度(地下幾十米到百多米深度)地質(zhì)處置。雖然按他們的比活度和釋熱率不屬高放廢物和α廢物,不必作深地質(zhì)處置；但他們含較高濃度的長壽命核素，不能作近地表處置。宜采用中等深度地質(zhì)處置，用較高程度的包容和隔離來滿足處置的安全性。IAEA在1994和2009年的廢物分類標準中都提出了這樣的要求。法國、英國、德國都在建這樣的處置場。我國對這類廢物處置正進行相關(guān)研究，制訂相關(guān)標準,篩選適宜的場址以集中安全處置好這類廢物。-73-六、極低放廢物的處置極低放廢物是放射性水平很低，但沒有達到解控水平的放射性廢物，IAEA在2009年發(fā)布的廢物分類標準中,列出了極低放廢物。極低放廢物產(chǎn)生于核設施和核活動。特別是核設施退役和環(huán)境整治會產(chǎn)生大量極低放廢物。按國際統(tǒng)計數(shù)據(jù)，核動力廠退役所產(chǎn)生的廢物量相當于其運行壽期內(nèi)所產(chǎn)生廢物量的總和或更多，而極低放廢物所占的比例要占核動力廠退役廢物量的50%～75%。極低放廢物比活度很低，只需要簡單包裝和簡易填埋處置。在法國，極低放廢物的處置費用約為低中放廢物處置費用的十分之一。-74-六、極低放廢物的處置法國和西班牙考慮今后三十年核動力廠退役會產(chǎn)生大量的極低放廢物，專建了極低放廢物填埋場，集中處置極低放廢物。法國Morvilliers填埋場周圍為厚層粘土，處置單元底部和4側(cè)襯防水土工膜保護層。填埋場關(guān)閉后有組織控制期為30年。日本原子力研究所把日本核動力示范堆(JPDR)退役產(chǎn)生的極低放廢物處置在東海村場址內(nèi)特建的填埋設施中。美國能源部允許極低放廢物送已獲許可的垃圾填埋場處置這類廢物，其所產(chǎn)生的公眾個人劑量不超過0.25mSv/a。美國還允許這類廢物處置在危險廢物場。我國《極低水平放射性廢物填埋處置》標準（GB/T28178-2011）按場址的放射性殘留物對公眾產(chǎn)生年有效劑量≤0.1mSv來規(guī)定接受廢物（人工放射性核素）的放射性活度濃度指導值。-75-極低放廢物填埋安全監(jiān)管①極低放廢物填埋場的選址和建造必須得到批準，不允許自行隨意挖坑填埋；②填埋場所接收的廢物必須執(zhí)行國家標準所規(guī)定的要求；③填埋場主要填埋極低放射性水平的污染土和建筑垃圾，不得填埋有潛在利用價值的物料，以防被挖出利用時造成放射性污染；

④填埋場應重視減少滲漏液的產(chǎn)生和防止其滲漏進入蓄水層，造成對地下水和周圍環(huán)境的污染。

-76-我國低、中放固體廢物管理存在的問題—固體廢物現(xiàn)場暫存不超過5年的規(guī)定未能得到執(zhí)行,不少單位的固體廢物貯存設施貯存容量不足；—低、中水平放射性廢物處置場選址困難；—廢物包表面劑量率大大提高，貯存、運輸和處置操作的安全措施需要解決；—極低放廢物分類管理和清潔解控的執(zhí)行不力，需要完善相關(guān)法規(guī)標準；—長壽命核素的低、中放廢物的安全處置亟待解決。

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-78-第五節(jié)高放廢物的和α廢物處理與處置高放廢物是指乏燃料后處理產(chǎn)生的高放廢液和其固化體；準備直接處置的乏燃料；及類似輻射水平或釋熱水平的其它廢物。國際原子能機構(gòu)提出的按處置要求分類的固體廢物分類標準，規(guī)定高放廢物釋熱率高于2kW/m3，且長壽命放射性核素的比活度高于對短壽命廢物的限值（4x106Bq/Kg單個貨包）。高放廢物的處置必須采用深地質(zhì)處置。-79-一、高放廢液的貯存高放廢液來源

乏燃料后處理（Purex流程），元件切割溶解之后，用有機溶劑（如TBP/煤油）萃取鈾和钚，把絕大部分裂變產(chǎn)物和次錒系元素留在水相中，形成高放廢液1AW高放廢液特性放射性強、腐蝕性大（強酸性）、釋熱率高、毒性大。高放廢液貯存要求（1）貯罐設置夾套或托盤，萬一發(fā)生泄漏時，可以收集所漏出的高放廢液；（2）設置攪拌器（一般用空氣攪拌器），使槽底不會出現(xiàn)沉積物，發(fā)生局部過熱；（3）設置水冷卻系統(tǒng)，帶走衰變熱，不致出現(xiàn)自沸現(xiàn)象，槽中高放廢液的溫度最好保持在60℃之下；（4）設置備用槽和轉(zhuǎn)移廢液的設備（如空氣提升器、噴射泵等），以便在發(fā)生事故時，可安全轉(zhuǎn)移到備用槽中；（5）設備間設置通風，使輻解氣體（如H2等）不能在槽中積累，排氣經(jīng)過過濾處理，達到標準之后，才允許排入大氣；（6）設置各種可靠探測儀表和報警裝置，例如監(jiān)測液位、溫度和放射性；（7）高放廢液貯槽設置在厚壁的混凝土地下室（有抗震要求），有良好屏蔽作用，室內(nèi)襯有不銹鋼，容易去污；（8）良好的管理措施（人員培訓、嚴格操作程序、應急響應準備）。高放廢液貯槽在溫度—化學—輻照的強耦合作用下，壽命是有限，高放廢液不允許長期貯存，要盡早進行固化處理。高放廢液的貯存安全監(jiān)管①關(guān)注貯槽的腐蝕、泄漏（泄漏檢測的正常運作）；②輸運管線的是否阻塞；③通風系統(tǒng)的失效，造成氫等燃爆性氣體的積累和氣溶膠濃度升高；④冷卻攪拌的失效，導致廢液致沸或形成底部熱點（沉積物）加快貯槽腐蝕；⑤洪水淹沒地下設備室,可能發(fā)生漂罐和折斷管線；⑥地基的不均勻沉降，可能導致貯罐和輸運管線破裂；⑦液位儀表的失靈，可能造成廢液溢出等。-80-

-81-第五節(jié)高放廢物的處理與處置二、高放廢液的固化

高放廢液玻璃固化

玻璃類型高放廢液的固化已開發(fā)研究了許多方法，至今被廣泛采用的是硼硅酸鹽玻璃固化。

廢物包容量

玻璃中包容廢物氧化物量上限為30%（wt）。工藝特點玻璃是化學性質(zhì)不活潑的物質(zhì)，在高溫狀態(tài)下融熔，具有液態(tài)性質(zhì)，能溶解很多氧化物，使得強放廢液中的化學元素結(jié)合在無定形玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，形成均勻的一相玻璃產(chǎn)品。黃相問題對于含硫、鉬、鉻濃度較高的高放廢液，硼硅酸鹽玻璃固化容易分離出黃色第二相（常稱為黃相）。黃相中含有較多易溶的90Sr和137Cs，因而降低固化產(chǎn)品的品質(zhì)。

-82-第五節(jié)高放廢物的處理與處置二、高放廢液的固化

玻璃固化工藝

特點（1）罐式液態(tài)加料，中頻感應加熱，底部冷凍閥卸料。該法工藝簡單，容易控制，不連續(xù)生產(chǎn)，但熔爐壽命短，處理量較?。?）回轉(zhuǎn)爐煅燒+金屬熔融兩步法先將廢液中的組分煅燒成氧化物，然后在金屬熔融爐中與玻璃生料混合融熔。工藝的優(yōu)點是連續(xù)生產(chǎn)，處理量大;缺點是工藝比較復雜，熔爐壽命不夠長。

法國在1978年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。法國先在馬庫爾建造了AVM裝置，后來在拉阿格建造了AVHR-7和T-7兩座裝置。英國在溫茨凱爾也建造了這樣類型的玻璃固化裝置（AVW）。（3）焦耳加熱陶瓷熔爐。JCM采用電極加熱，爐體由耐火陶瓷材料做成，高放廢液與玻璃形成劑連續(xù)加到熔爐中熔融，由底部冷凍閥或溢流管出料。JCM處理量大，熔爐壽命比較長（5a），缺點是熔爐體積大，將來退役帶來不便。焦耳加熱陶瓷熔爐（JCM）最早由美國太平洋西北實驗室（PNNL）所開發(fā)，西德首先在比利時莫爾建成PAMELA工業(yè)型熔爐。我國正在引進德國焦耳加熱陶瓷熔爐。（4）冷坩堝感應熔爐。冷坩堝（CCM）采用高頻感應加熱，爐體外壁為水冷套管。高頻感應加熱使爐體內(nèi)玻璃熔融，但由于水冷套管中連續(xù)通過冷卻水，在靠近套管處形成一層固態(tài)玻璃殼體，熔融的玻璃則被包容在玻璃殼體內(nèi)。熔制好的玻璃由底部卸料。冷坩堝的優(yōu)點是熔爐溫度可高達1600℃，適用范圍廣，可處理多種廢物，熔爐壽命長；缺點是熱效率低，用電和用水量大。目前冷坩堝技術(shù)處理量較低（≤20L/h）熱試驗證階段。-83-高放廢液玻璃固化工藝流程方框圖強放廢液脫硝濃縮玻璃形成劑煅燒熔融澄清澆注退火去污貯存尾氣處理焊封加蓋高放玻璃固化的安全監(jiān)管（1）高放玻璃固化涉及高放廢液和高溫（1100～1200℃）熔鑄，需要遠距離操作和遠距離維修，必須重視：

①高放廢液的安全提取、泵送和進料；

②熔爐的安全運行和維修；

③熔鑄產(chǎn)品的安全澆注；

④尾氣的安全處理等。（2）熔融的玻璃要澆注在特制的容器中，經(jīng)過焊封、去污、檢測，然后放進強制通風或自然通風的貯存設施中，冷卻貯存30～50年才能送去處置，必須保證中間貯存的安全性以及送貯和回取操作的安全性。（3）高放廢物依靠多重屏障體系安全包容隔離放射性核素萬年以上，作為工程屏障中第一道屏障的玻璃固化體性能要求必須嚴格控制，包括：有較高廢物包容量；玻璃固化體無黃相，抗浸出性好；有合格的熱穩(wěn)定性、不易析晶；有合格的輻照穩(wěn)定性等。

-84--85-第五節(jié)高放廢物的處理與處置二、高放廢液的固化人造巖石固化－一種開發(fā)中的固化技術(shù)人造巖石是通過高溫固相反應制備的一種熱力學穩(wěn)定的、多相鈦酸鹽礦物固溶體，大部分廢物元素直接進入礦相的晶格位置，一部分廢物元素被還原成金屬單質(zhì)，包容于合金相中。由于放射性元素被牢固地固定在礦物的晶相結(jié)構(gòu)中，人造巖石固化體的抗浸出性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐輻射性，都比玻璃固化體好。

-86-第五節(jié)高放廢物的處理與處置三、高放廢物的分離—嬗變分離—嬗變（Partitioning&Transmutation簡稱P-T技術(shù)）工藝過程1)把高放廢物中錒系核素、長壽命裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物核素分離出來；2)制成燃料元件送到反應堆去（裂變反應）或者制成靶子放到加速器（轟擊散裂），轉(zhuǎn)變成短壽命核素或穩(wěn)定同位素，優(yōu)點1)減少高放廢物地質(zhì)處置負擔和長期風險；2)可更好地利用鈾礦資源。

-87-第五節(jié)高放廢物的處理與處置三、高放廢物的分離—嬗變分離—嬗變（Partitioning&Transmutation簡稱P-T技術(shù)）我國研究現(xiàn)狀TRPO流程萃取分離清華大學正在建設TRPO流程萃取分離冷試驗臺架。加速器驅(qū)動次臨界反應堆我國正在開發(fā)研究加速器驅(qū)動次臨界反應堆（ADS）技術(shù)，目的之一是為了嬗變高放廢物。（嬗變，可在熱中子堆、快中子堆、聚變堆或強流質(zhì)子加速器中進行。）