TBSRS 111-2024 高完整性容器內容物樹脂輻解釋氫試驗方法

IICS13.280CCSF73BSRS法RadiolysisexperimentmethodofhydrogenreleasefromresincontainingintheHighIT/BSRS111-2024 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14試驗方法和試驗內容 25輻照容器要求 26輻照樹脂樣品準備 37輻照累積劑量計算方法和輻照方式 38輻照容器內氣氛測量和樹脂釋氫計算 4附錄A輻照容器參考圖 6附錄B常見核素的基本放射性常量參數(shù) 7T/BSRS111-2024前言本文件按照GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件為指導性參考方法。本文件由中國輻射防護研究院和生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心組織制訂。本文件起草單位：中國輻射防護研究院和生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心。本文件主要起草人：趙帥維、李洪輝、王亮、賈梅蘭、毛亮、郭喜良、高超、閆曉俊。T/BSRS111-2024引言民共和國核安全法》和《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》，規(guī)范高完整性容器內容物樹脂輻解釋氫試驗方法，制定本文件。本文件規(guī)定了高完整性容器內容物樹脂輻解釋氫試驗方法，即通過加速輻照的方法獲得研究用樹脂在規(guī)定的處置年限和樹脂所含放射性核素數(shù)據(jù)計算得到的累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。本文件適用于低、中水平放射性廢物處置庫處置的貯樹脂高完整性容器釋放的輻解氣體（氫氣）對處置庫安全的評價所需的樹脂輻解氣體（氫氣）釋放速率的獲得。1T/BSRS111-2024高完整性容器內容物樹脂輻解釋氫試驗方法本文件用于指導低、中水平放射性廢物處置庫所處置的貯樹脂高完整性容器釋氫對處置庫安全評價中內容物樹脂釋放的輻解氣體（氫氣）數(shù)據(jù)的獲得。本文件規(guī)定了高完整性容器內容物樹脂輻解釋氫試驗方法，即通過加速輻照的方法獲得研究用樹脂在規(guī)定的處置年限和樹脂所含放射性核素數(shù)據(jù)計算得到的累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。本文件適用于低、中水平放射性廢物處置庫處置的貯樹脂高完整性容器釋放的輻解氣體（氫氣）對處置庫安全的評價所需的樹脂輻解氣體（氫氣）釋放速率的獲得，其他材料的輻解實驗方法和輻解氣體獲得方法可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容文中的規(guī)范性引用而構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。GB9132低、中水平放射性固體廢物近地表處置安全規(guī)定；GB36900.1——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——球墨鑄鐵容器；GB36900.2——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——混凝土容器；GB36900.3——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——交聯(lián)高密度聚乙烯容器；GB/T5476——2013離子交換樹脂預處理方法；GB/T8331——2009離子交換樹脂濕視密度測定方法；GB/T8330——2008離子交換樹脂濕真密度測定方法；GB/T5757——2008離子交換樹脂含水量測定方法。3術語和定義3.1高完整性能容器HighIntegrityContainer（HIC）在預期300年以上的使用壽命內，能夠有效包容其中盛裝的低、中水平放射性固體廢物的容器。高完整性容器可以由不同材料制成（如混凝土、球墨鑄鐵、高密度聚乙烯材料或復2T/BSRS111-2024合材料）。3.2輻解radiolysis借助輻射使物質分解，是一種輻射化學變化，由體系吸收電離輻射能產(chǎn)生的激發(fā)分子、離子、電子和自由基引起。3.3軔致輻射bremsstrahlung是指高速電子驟然減速產(chǎn)生的輻射。泛指帶電粒子在碰撞（尤指它們之間的庫侖散射）過程中發(fā)出的輻射。例如一個高能電子與一個原子核相碰撞時就產(chǎn)生這種輻射。3.4輻照劑量率exposurerate單位時間內的照射量。3.5加速輻照acceleratedirradiation通過提高輻射劑量率使受照射物質在較短的時間內獲得一定的照射量或受到一定的累積劑量。3.6累積劑量cumulativedose亦稱“累積吸收劑量”。指人體、生物機體或其他物質在各種電離輻射的一次連續(xù)照射下（或多次反復照射），所受到的總的吸收劑量。4試驗方法和試驗內容通過加速輻照的方法獲得研究用樹脂在特定累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。樹脂在加速輻照試驗中受到的輻照劑量率高，因此相同累積劑量下加速輻照試驗方法獲得的數(shù)據(jù)作為相關安全評價的輸入可以認為是保守的。為了完成廢樹脂輻解釋氫試驗研究，需要完成主要工作1）輻照容器的設計、加工與檢測2）輻照樹脂樣品的準備3）輻照累積劑量計算及輻照方式4）輻照容器內氣氛測量5）樹脂釋氫計算。5輻照容器要求5.1輻照容器需要滿足承壓性和耐輻照性要求，還需要保證輻照完成后順利與氣氛監(jiān)測儀器連通的要求。5.2輻照容器應選用耐輻照材料，在累積劑量達5MGy能保持完整性。5.3輻照容器應具有密封性，滿足1.0Mpa的設計壓力要求，且在1.5Mpa下保壓24h無泄漏。3T/BSRS111-20245.4輻照容器應留有接口，便于樹脂樣品的裝入和輻解氣體的導出。5.5輻照容器設計和結構參考圖見附錄A。6輻照樹脂樣品準備6.1樹脂基本物理性質測量6.1.1參考GB/T5476——2013對樹脂進行了預處理。6.1.2參考GB/T8331——2009測量樹脂的濕視密度。6.1.3參考GB/T8330——2008測量樹脂的濕真密度。6.1.4參考GB/T5757——2008測量樹脂含水量。6.2樹脂預處理將樹脂在試驗桶內浸泡7天，樹脂吸水飽和后壓濾處理備用。6.3輻照樹脂樣品準備根據(jù)樹脂的基本物理特性，稱量一定量預處理的樹脂樣品裝入輻照容器內，樹脂的裝填率不超過60%。7輻照累積劑量計算方法和輻照方式7.1輻照累積劑量的計算方法將樹脂看作無限大體積源，不考慮多次散射，源中任一點比釋動能率：K（1）式中，Γk為比釋動能率常數(shù)，Gy·m2·Bq-1·s-1；Ao球中體源放射性物質的比活度Bq·kg-1；為質量能量吸收系數(shù)，m2·kg-1。忽略韌至輻射，吸收劑量率與比釋動能率關系可表示為：DK（2）則樹脂累積劑量為：4n代表樹脂所含的核素種類(n≥1),D?為每種核素所致的累積劑量，T?/2為每種放射性7.2輻照方式7.2.2輻照工位輻射劑量率監(jiān)測和計算，如圖1所示，在輻照容器面對源板的方向上輻單板源23137.2.4樹脂累積劑量計算忽略商用放射源活度衰變引起的偏差，由輻照容器內樹脂受輻7.2.5樹脂累積劑量照輻射誤差應小于10%。8輻照容器內氣氛測量和樹脂釋氫計算5T/BSRS111-2024樹脂樣品完成輻照后先于室溫下測量輻照容器中的壓力，然后采用氣相色譜儀或氣質聯(lián)用方法逐個測量輻照容器中累積的氣體組分以及其存在比例，試驗過程中記錄環(huán)境溫度，環(huán)境壓力，輻照容器的壓力。8.1.1測量環(huán)境溫度和環(huán)境壓力，記錄并測量輻照前后容器內部的壓力變化，計算容器內部氣體體積；8.1.2通過導氣管將儲氣試管和容器接口相連，檢查完畢后調節(jié)閥門將容器內氣體導入儲氣試管內，待儲氣試管內氣體收集量達到儲氣試管體積50%~60%左右關閉閥門；8.1.3對儲氣試管內的氣體進行氣相色譜分析或氣質聯(lián)用分析；8.1.4測得容器內氣體組分及各組分的比例，根據(jù)容器內部氣體總量計算得出氫氣的含量。8.2樹脂釋氫計算根據(jù)環(huán)境溫度，環(huán)境壓力，輻照容器的壓力，計算輻照容器中產(chǎn)生的氣體摩爾量，并與累積輻照劑量值對應，得出不同處置時間段樹脂受到輻照產(chǎn)生氣體的平均速率；然后再根據(jù)氫氣占總氣體量的比例得出不同處置時間段樹脂受到輻照產(chǎn)生氫氣的平均速率。8.2.1基于氣體狀態(tài)方程，根據(jù)樣品裝填當天環(huán)境溫度、輻照后樣品壓力測量當天環(huán)境溫度以及各累積輻照劑量樣品對應的容器壓力（忽略大氣壓的變化計算獲得各累積輻照劑量樣品對應的容器內輻解氣體產(chǎn)生量和氫氣產(chǎn)生量。8.2.2根據(jù)各累積輻照劑量樣品氫氣產(chǎn)生量，獲得對應的處置時間內或處置時間段內的氫氣平均釋放速率。8.3為忽略氫氣穿透輻照容器的損失量。輻照完成后30日內應完成輻照容器內氣氛測量和分析。使用質譜儀、氣象色譜儀或二者連用完成輻照容器內氣氛測量和分析，儀器測量參考標66Q7T/BSRS111-2024附錄B常見核素的基本放射性常量參數(shù)表B常見核素的基本放射性常量參數(shù)核素半衰期Γk空氣比釋動能率常數(shù)（Gy·m2·Bq-1·s-1）Na-2415.03h1.23E-16Sc-4683.85d7.14E-17Sc-47