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放射卫生学 第十一章 放射性废物安全管理

放射卫生学 第十一章 放射性废物安全管理. 苏州大学 讲课：涂彧. 1. 讲述内容. 一 . 放射性废物概述 二 . 放射性废物管理目标和原则 三 . 放射性废物处理的指标 四 . 放射性废物治理方法 五 . 放射性废物处置 六 . 医用放射性废物管理 七 . 复习思考题. 结束. 2. 复习思考题. 定义：放射性废物、清洁解控水平、非放射性液体废物、低放废液、中放废液、高放废液、放射性废物预处理、放射性废物处理、废物固化 放射性废物分类、来源、特点 放射性废物管理目标和几个原则 放射性废物处理的指标 放射性废物治理基本途径

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放射卫生学 第十一章 放射性废物安全管理

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Presentation Transcript

  1. 放射卫生学第十一章放射性废物安全管理 苏州大学 讲课：涂彧 1

  2. 讲述内容 一.放射性废物概述 二.放射性废物管理目标和原则 三.放射性废物处理的指标 四.放射性废物治理方法 五.放射性废物处置 六.医用放射性废物管理 七.复习思考题 结束 2

  3. 复习思考题 定义：放射性废物、清洁解控水平、非放射性液体废物、低放废液、中放废液、高放废液、放射性废物预处理、放射性废物处理、废物固化 放射性废物分类、来源、特点 放射性废物管理目标和几个原则 放射性废物处理的指标 放射性废物治理基本途径 低放废水的处理方法、排放途径 气载放射性废物、中高放废液的特点 3

  4. 固体放射性废物的治理 固体放射性废物的处置 医用放射性废物定义 使用放射性药物的病人排泄物管理 实验动物尸体的管理 放射性废物地质处置设施选址基本要求 4

  5. 一 放射性废物定义 定义1：生产及使用过程中产生的不能以简单的方式回收利用的放射性废弃物及被放射性污染的物品。 定义2：含有放射性物质或被放射性物质污染的，其活度或活度浓度大于审管部门规定的清洁解控水平的，预期不会再利用的任何物理形态的废弃物。 5

  6. 放射性废物分类 • 以物理形态分 • 固体放射性废物 • 放射性废水 • 气载放射性废物 6

  7. 放射性废物分类 • 以放射线性质分 • α放射性废物 • β放射性废物 • γ放射性废物 7

  8. 放射性废物分类 • 以放射性水平分 • 高水平放射性废物 Ci级 • 中水平放射性废物 mCi级 • 低水平放射性废物 μCi级 • 豁免废物 比活度<1.85×104Bq/kg即0.5μCi/kg 8

  9. 放射性废物分类 • 混和分类 • 气载放射性废物 • 第1级(低放废气)：比活度≤3.7×107Bq/m3 • 第2级(中放废气)：比活度>3.7×107Bq/m3 • 液体放射性废物 • 低放废液：比活度≤3.7×106Bq/L • 中放废液：比活度 3.7×106Bq/L ～3.7×1010Bq/L • 高放废液：比活度>3.7×1010Bq/L 9

  10. 固体放射性废物 • 第一种：α废物 • 含T1/2>30a，单包装比活度>3.7×106Bq/kg • 第二种：T1/2 ≤60d(含125I)的放射性废物 • 第1级(低放废物)：比活度≤ 3.7×106Bq/kg • 第2级(中放废物) ：比活度>3.7×106Bq/kg • 第三种：60d<T1/2≤5a(含60Co)的放射性废物 • 第1级(低放废物)：比活度≤3.7×106Bq/kg • 第2级(中放废物)：比活度>3.7×106Bq/kg 10

  11. 固体放射性废物 • 第四种：5d<T1/2 ≤ 30a(含137Cs)的放射性废物 • 第1级(低放废物)：比活度≤3.7×106Bq/kg • 第2级(中放废物) ：比活度3.7×106～3.7×1011Bq/kg，且释热率≤2kw/m3 • 第3级(高放废物) ：比活度>3.7×1011Bq/kg，或释热率>2kw/m3 11

  12. 固体放射性废物 • 第五种：T1/2 >30a(不含α)的放射性废物 • 第1级(低放废物)：比活度≤3.7×106Bq/kg • 第2级(中放废物) ：比活度3.7×106～3.7×1010Bq/kg，且释热率≤2kw/m3 • 第3级(高放废物) ：比活度>3.7×1010Bq/kg，且释热率>2kw/m3 12

  13. 放射性废物来源 核工业 核电厂 核武器 医疗卫生 核技术应用 放射性实验 其他 13

  14. 大亚湾核电一期固体核废物年产量 16

  15. 放射性废物特点 1 • 具有放射性，兼有化学毒性 • 净化处理要求高 • 治理的基本途径 • 浓缩贮存：废物与环境隔绝，不造成环境危害 • 稀释排放： 豁免水平，排入环境 • 高放废物释热 • 经后处理可浓缩回收 • 掺杂化学性、生物性等其他废物 17

  16. 二放射性废物管理目标和原则 • 管理目标 • 保护现在和将来人类的健康环境 • 不给后代造成过度的负担 18

  17. 放射性废物管理原则 以安全为目的，以处置为核心 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”的四十字方针。 19

  18. 辐射防护与保护后代原则 • 辐射防护原则 • 正当化，最优化，个人剂量限值 • 保护后代原则 • 不仅考虑当代公众，还要考虑后代。 20

  19. 环境保护与三同时原则 1 • 环境保护原则 • 实现进行环境影响评价，中低放区域处置，高放全国集中处置。 • 三同时原则 • 废物管理设施与主体工程三同时。 21

  20. 三放射性废物处理的指标 1 • 去污染（净化系数） DF=处理前A / 处理后A • 去污效率 K=除去的A /处理后A ×100% 或 K= (处理前A-处理后A)/处理后A×100% • 减容比（体积浓缩系数） CF=处理前V / 浓缩物V 22

  21. 四 放射性废物的治理 1 • 治理的基本途径 • 放射性废液治理 • 低放废水的处理与排放 • 中高放废液的处理 • 气载放射性废物的治理 • 固体放射性废物的治理 23

  22. 放射性废物治理基本途径 2 1、浓缩贮存（也称永久处置），使废物与环境隔绝起来； 2、放置衰变，在不造成环境公害前提下，为放射性核衰变提供足够的时间； 3、稀释排放，使废物的放射性水平降低到容许水平以下，排入环境而得以消散。 24

  23. 低放废水的处理与排放 2 凝聚沉淀 离子交换 电化学法、蒸发法、贮存衰变法、生物处理法 低放废水的排放 25

  24. 凝聚沉淀 针对放射性悬浮物、胶体、溶液 基本原理：凝聚剂（明矾、FeCl3、石灰、Na3PO4等）在水中水解形成氢氧化物能吸附水中阳离子以共结晶、表面吸附、表面附着等形式相结合，共沉降而与水分离 26

  25. 沉淀池排泥控制系统

  26. 凝聚沉淀注意点 废水一般pH<7，应先调pH到8～9，加明矾后，易于形成氢氧化物絮状沉淀。 对131I、125I等阴离子，加活性炭吸附，或AgNO3与 KI，生成AgI沉淀 根据核素种类选择凝聚剂，必要时加助凝剂(聚丙稀酰胺)。 预先处理废水中的洗涤剂、油类。 沉淀泥浆过滤烘干，脱水，水泥固化。 本法去污比可达10－50。 28

  27. 离子交换 • 针对经凝聚沉淀后废水中残留核素(离子态) • 基本原理 R-2Na++90Sr2+←→R-90Sr2++2Na+ 29

  28. 工业离子交换柱

  29. 离子交换注意点 根据核素种类、性质选用合适树脂，阳离子用阳床，阴离子用阴床 电化学法预处理，降低Ca2+、Mg+等杂质 预处理堵塞树脂床的悬浮物、胶体、油类去污比100－1000 注意树脂γ辐射，废树脂不能再生使用，视同放射性废物 31

  30. 其他方法 贮存衰变法： 电化学法：树脂交换法的预处理，去污比10 蒸发法：除3H外，对各种核素都较好，去污比>1000，使用于中、高放废水。 生物处理法：微生物摄取、浓集有机态放射性核素 对3H,只有贮存与排放两种途径 上述各种方法视具体情况，灵活应用。 32

  31. 蒸发法示意图 33

  32. 蒸发釜

  33. 生物化学处理示意图 35

  34. 曝气池里的生物球

  35. 各种去污比较 37

  36. 低放废水的排放 • 向地面水体排放 • 豁免废水可向城市下水道排放 • 三个条件 • 保证废水能迅速、均匀、完全与地面水混合 • 确定水体的受纳容量 • 排放监测与污染调查 • 三项措施 • 排放前预稀释 • 排放口设在水流中心 • 由单口排放改为管状多口排放 38

  37. 其他排放 浅地面排放：土壤渗滤 深井排放：与外环境不交通的深层地下 零排放： 废物⇔净化水重新（复）利用，不向外环境排放废水 39

  38. 中高放放废液的处理 40

  39. 中高放废液的特点 比放射性高 含大量超铀元素及大量半衰期较长（几百至几十万年）的核素 缺少完美的处理方法 主要存在问题：渗漏 浓缩物体积减少，但放射性水平高 固化后作为固体废物处理。 41

  40. 中、高放射性废液的临时贮存 • 大多贮存于地下贮罐内 • 不锈钢罐存酸性废液 • 碳钢罐存碱性废液 • 因高放废液会释热，故需设置冷却装置，保持在65℃以下。 • 地下罐如发生渗漏，将造成严重的地下污染。 42

  41. 中、高放射性废液的固化处理 • 永久固化的要求 • 导热性好 • 被地下水浸出率低 • 化学稳定性好 • 耐辐射 • 减容比大 • 对容器无腐蚀作用 • 操作安全 • 设备投资及运行费用低廉。 43

  42. 固化 定义：把减容的凝聚态气体和把液体废物转变成固体废物的方法。目的是使废物稳定不易于弥散，便于贮存、运输和处置。 固体废物处置目标：将废物与人类及环境长期、安全地隔离，使废物对人类环境的辐射影响减少到可合理做到的尽量低的水平。中、低放固体废物的隔离期限通常不少于300年；高放固体废物(包括不被后处理的乏燃料)和α放射性废物的隔离期限不应少于10000年。 44

  43. 固化方式 • 水泥固化：适于低放废水浓缩物固化 • 优点:设备简单，投资低，操作方便，对锶、鎇、鈈结合力强 • 不足：浸出率高，体积增加，铯、钌等易浸出 • 沥青固化：适于中、高放废水浓缩物固化 • 优点：浸出率低，减容比大，价格低，适用广 • 不足：抗辐射性能差，渗入量有限 45

  44. 罐内蒸发固化 • 适于中、高放废液 • 优点：减容比大，结晶析出 • 不足：投资较高，操作较繁 46

  45. 其他固化方式 • 煅烧固化：适于高放废液。脱水，脱硝，400-1200℃除去挥发性物质，煅烧成固体 • 优点：效率高，最终产品易于贮存 • 不足：浸出率高，热传导性低，有大量废气产生 • 玻璃固化：适于高放废液的煅烧产品 • 优点：浸出率极低 • 不足：代价高 47

  46. 煅烧固化示意图 48

  47. 嬗变示意图 49

  48. 气载放射性废物的治理 • 气载放射性废物分四类 • 放射性气溶胶及粉尘 • 惰性气体 • 钌－ －卤素类挥发性物质 • 氚化氢气、氚化水蒸气。 • 气载放射性废物特点 • 来源相对较少，难以控制，污染范围广，治理相对较难。 50

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