核环境监测与评价 第10章 放射性废物管理和核设施退役

PH值对聚合铝去除水中各种放射性核素效率的影响
加速沉淀池示意图
3、离子交换
废水中的放射性物质以离子状态存在， 要想除掉它们可采用离子交换法。离子交换 有阳离子交换和阴离子交换两种，根据所要 交换的放射性物质的离子状态而选用相应的 离子交换树脂，进行离子交换，从而减少废 水中的放射性物质。
4、蒸发
对放射性废液采用浓缩减容，有絮凝沉淀、离子交换、 吸附、蒸发等方法。处理后原始废液中的放射性核素则浓集 在小量的蒸发残渣、废树脂和沉淀泥浆内。根据废液的比活 度、化学组成、废液量和处理要求可选用一种方法或几种方 法联合使用。
对固体废物的减容一般采用焚烧或压缩处理。可燃废 物经焚绕后减容比可达40～100;不可燃的废物采用切割和压 缩减容，减容比可达2～10。
遵循： 减少产生，分类收集，净化浓缩， 减容固化，严格包装，安全运输， 就地暂存，集中处置，控制排放， 加强监测
10.1.3 放射性废物管理的基本步骤
放射性废物的收集
应在各种放射性废物的产生场所就地分类收集，以不同 的接受方式和输送设备将各种废物分门别类集中到暂时贮存 设施中。
分类收集是为了便于用不同的方法分别进行处理和处置。
10.1.2 放射性废物管理的目标和原则
1、放射性废物管理目标
防止废物中所含的放射性核素以不可接受的量释入 环境，使公众和环境在当前或未来都能免受任何不可接 受的辐射危害，使之保持在许可水平以下和考虑了经济 和社会因素之后可合理达到的尽可能低的水平。
2 放射性废物管理原则
以安全为目的，以处置为核心
DF

Cb Ca

或

Ab

Aa

10 n
2、去污效率—K 处理过程废物中所含核素总活度的 去除百分率，可用比活度及浓度来表示：
K Ab Aa 100 % Ab
3、减容比(体积浓缩倍数) 处理前废物体积与处理后 浓缩物体积之比值：
CF Vb Vc
放射性废物的处理效果通常用去污系数和减 容比表示。由于放射性只能靠放射性核素自身衰变 而减弱，放射性废物处理的过程，实质上只是将放 射性废物分成两部分的过程：
(3)放射性废物的非定量分类
A 按废物的产生来源，可分矿冶废物、核电厂废物、乏 燃料后处理废物、退役废物及城市废物的等；
B 按废物采用的处理、整备方法，可分为可燃废物、可 压缩废物等；
C 按废物的物理性质，分为挥发性废物、有机废物、生 物废物等。
2、放射性废物的特点
①含有放射性物质。它们的放射性不能用一般的物理、 化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。
放射性废物的固化
为了安全贮存，减少对环境的污染，须将放射性废液或 其浓缩物转化为固体。
放射性废物固化的基本要求是：固化体的物理化学性能 稳定,有足够的机械强度，减容比大，在水中的浸出率低； 操作过程简单易行，处理费用低等。针对不同类型的废物可 采用不同的固化方法，其中水泥固化、沥青固化、塑料固化 和玻璃固化等已实际应用。
10.2.4 放射性废物的固化或固定
拟固定或固化废物包括中、高放射性浓缩液，中、低放射 性泥浆，废树脂，水过滤器芯子等。 1、废物的脱水减量
离心机等都可以用于泥浆的脱水减容，浓缩液常用流化床 干燥器进行干化。 2、中低放射性废物的固化
有水泥固化和沥青固化等。 3、高放射性废液的玻璃固化
玻璃固化具有良好的抗浸出、抗辐射和抗热性能。但技术 复杂，成本高。
按最终处置的要求分类、按处置前管理要求分类、 按放射性废物的非定量分类。
(1)按最终处置的要求分类 高放废物、长寿命中低放废物（包括α废
物）、短寿命中低放废物和免管废物
放射性废物分类框架
定量依据
(2)按处置前管理要求分类
综合考虑废物处理、整备及处理要求，对气载 废物、废水及固体废物的定量分类依据见表。
当废水中含有多种放射性核素时,免管排放应按
下述原则控制：
每月排放的各种核素的总活度应满足
： i
Ai Al ,i
1.0
一次排放的活度不超过1×107Bq，且满足： i
Ai Al ,i

0.1
10.2.3 放射性废液的贮存
乏燃料后处理流程中，第一循环所产生的高放废
物中含有大量的裂变产物，残留的钚及铀同位素和相 当量的超铀元素，其活度水平很高，其中90Sr、137Cs、 238-242Pu、241,242Am、242-244Cm等核素的半衰期为13 年至38万年，对公众的辐射危险将长达几百年以至几 十万年。所以要采取多重屏障等5项措施。
2、絮凝沉淀和过滤
放射性核素及其它污染物质，常以悬浮固体颗 粒、胶体或溶解离子状态存于废水中，除大颗粒的可 静止沉降或过滤出去，其余的需往其中加入絮凝剂， 常用作絮凝剂的有明矾、石灰、铁盐、磷酸盐等。
废水中的酸碱度对絮凝的影响很大。根据需要 可调节其pH值，使之产生絮凝沉淀，然后过滤沉淀， 减少污染。
反渗透
反渗透装置采用的醋酸纤维膜是一类半 渗透膜，插放在溶液中，由于渗透压的作用， 水分子可由溶液杂质浓度低的一侧透过膜到 达浓度较高的一侧，使膜两侧的杂质浓度趋 于平衡。如在高浓度一侧施加大于渗透压的 压力，就会出现反渗透现象，使高浓区杂质 浓度越来越大，低浓区溶液可得净化。
10.2.2 低放射性废水的排放
10.2 放射性废水的管理
在铀矿开采、水冶、精制和235U的浓集，燃料元 件的制造等一系列活动中，都有放射性废水的产生。 工农业生产中使用的一些放射性物质也会产生一些放 射性废水等。除乏燃料后处理第一循环其残液为高放 射性废水外，一般为中、低放射性废水。
10.2.1 中、低放射性废水的净化处理
1、贮存衰变
②射线危害。放射性核素释放出的射线通过物质时发生 电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。
③热能释放。放射性核素通过衰变放出能量，当废液中 放射性核素含量较高时，这种能量的释放会导致废液的温度 不断上升甚至自行沸腾。
放废管理的根本任务：为废物中的核素衰变提供合适的 时间和空间条件，将其对公众可能造成的辐射危害始终控制 在许可水平以下。
一部分体积小但集中了原始废物中绝大部分放射性物 质，其处理目标是尽量减小体积，以利于最终处置，其处理 效果常用减容比衡量。
另一部分体积大但比活度（或放射性浓度）很低。处 理目标是使放射性达到允许标准，从而在下一步可作一般废 物对待，其处理效果常用去污系数衡量。
放射性废物的处置
陆地处置(Shallow land burial, underground disposal) 深层、浅层、洞穴处置 •海洋处置（sea disposal, ocean disposal) •宇宙处置（extraterrestrial disposal) 卫星轨道、行星轨道、太阳系以外
10.3 气载放射性废物的管理
10.3.1 气载放射性污染物的分类
铀矿开采及水冶所带来的矿粉、222Rn及其子体气 溶胶；反应堆正常工况运行时燃料元件中产生的气态 及颗粒态裂变产物等。
可分四种类型： 惰性气体、放射性粉尘和气溶胶、碘同位素等挥 发性核素、氚化氢气或氚化水蒸气等。
10.3.2 粉尘与气溶胶的分离
放射性废物地下储存库
放射性废物的处理
气体 过滤；吸附（高效微孔过滤器、活性炭）
液体 短寿命：放置衰变或稀释排放 净化（离子树脂超声净化器）；浓缩减容； →沉淀、吸附→固化（水泥、沥青、塑料）
固体 焚烧或埋藏处理
废物处理的几个概念
1、去污比（净化系数）—DF 处理前后废物中所含 核素浓度或比活度的比值。
有些放射性核素的半衰期较短，如医学上常用 的32P、131I等，反应堆中运行产生的某些裂变产物 及活化产物如93Y、92Sr等，这类放射性废水在贮槽 中存放一段时间，它的放射性活度会降到一个很低 的水平，可排入下水道或有控制地排入地面水体。
净化效果：核素半衰期，贮存时间（一般按其含 寿命最长的核素半衰期的10倍考虑）
•核反应消除（nuclear incineration) 利用反应堆或加速器产生的中子
与放射性废物管理相关的法规与标准
法规： 《中低水平放射性废物处置的环境政策》
标准： 《放射性废物安全监督管理规定》国家核安全局,1997
GB9133-1995 放射性废物的分类 GB14500-1993 放射性废物管理原则 GB9132-1988 低中水平放射性固体废物的浅地层处置规定 GB11928-1989低中水平放射性固体废物暂时贮存规定
低放射性废水经净化处理后，应排入专设的排放 槽，根据主工艺参数和取样测量结果，确定槽内废水 所含核素的种类、总量和浓度等参数。
1、向地面水体排放的控制原则
各类核素的排放总量不应超过相应的归一化排放 量管理限值，根据审管机构核准的对核设施废水排放 规定的剂量管量限值，确定废水的许可排放量限值。
2、免管排放的控制原则
清洁解控水平（clearance levels):
审管部门规定的、以活度浓度和（或）总活度 表示的值，辐射源的活度浓度和（或）总活度等于 或低于该值时，可以不再由审管部门的审管。
1、放射性废物的分类
IAEA推出放射性废物安全标准提出了关于放射 性废物分类的最新建议，我国依此制订了废物分类标 准GB9133-1995。
10.1.1 放射性废物的分类和特点
放射性废物（Radiation Waste)定义： 来自实践或干预的，预期不再利用的废弃物(不
管其物理形态如何)，它含有放射性物质或被放射形 物质所污染，其浓度或比活度大于规定的清洁解控 水平，并且它所引起的照射未被排除。 （GB18871-2002 ） 电离辐射防护与辐射源安全基本标准
1、除尘 分三个阶段： 粗净化，经这一级净化，除去粒径大于60μm的
粉尘，常用的装置为降尘室和旋风分离器； 中净化，除去粒径在10~60μm的粉粒，常用泡沫