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1、第十一章第十一章放射性废物和核与辐射设施退役放射性废物和核与辐射设施退役的安全监督管理的安全监督管理 -2-定定 义义放射性废物放射性废物是指含有放射性核素或被放射性核素所污染、其活度或活度浓度大于规定的清洁解控水平、并且所引起的照射未被排除的废弃物。放射性废物管理放射性废物管理是包括废物预处理、处理、整备、运输、贮存、处置和核与辐射设施退役在内所有的行政和技术的活动。核与辐射设施退役核与辐射设施退役是为允许对一座核与辐射实施（废物处置库除外）解除部分或全部监管控制所采取的行政管理和技术行动。（过去定义：核设施使用期满或因其他原因退出服役）-3-内 容 第一节 放射性废物管理指导思想和原则第二
2、节 放射性废物的产生和分类第三节 低、中放废物的处理第四节 低、中放和极低放废物的处置第五节 高放废物和废物的处理与处置第六节 核设施与辐射设施退役的前期准备第七节 核设施与辐射设施退役的实施第八节 核设施与辐射设施退役的管理 -4-第一节 放射性废物管理指导思想和原则一、放射性废物管理目标放射性废物管理目标放放射射性性废废物物管管理理是以优化方式，对放射性废物进行全过程管理，实现放射性废物安全处置。保护当代和后代人的健康，保护环境，不给后代带来不适当的负担，使核能的开发利用持续发展。-5-第一节 放射性废物管理指导思想和原则 一、放射性废物管理目标排放排放排除排除豁免豁免管理控制管理控制处理
3、处理/整备整备核废物和物料核废物和物料清洁解控清洁解控处置处置地质处置地质处置近地表处置近地表处置排入水体排入水体或陆地或陆地或再利用或再利用排入大气排入大气或再利用或再利用合格废气合格废气合格废水合格废水无限制无限制再循环再循环再利用再利用有限制有限制再循环再循环再利用再利用短寿命低、短寿命低、中放废物中放废物高放废物和高放废物和长寿命低、长寿命低、中放废物中放废物图图11-1 -1 放射性废物管理流程图放射性废物管理流程图-6-第一节 放射性废物管理指导思想和原则二、放射性废物管理基本原则放射性废物管理基本原则 中华人民共和国放射性污染防治法对放射性废气、废液和固体废物的处理与处置，以及监
4、管机制都作了明确规定。国国家家环环境境保保护护部部是我国放射性废物管理的最高审管机构，它负责制定放射性废物管理的政策、法规和标准，行使审批许可证和审管职能。地方环境保护行政主管部门，实施监督检查和监测管理的职能。废物产生者和放射性废物管理设施营运者对放射性废物管理活动的安全负责。若管理活动由几个营运者相继完成，必须确保责任承担的连续性。-7-第一节 放射性废物管理指导思想和原则二、放射性废物管理基本原则国际原子能机构（IAEA）在征集成员国意见的基础上，经理事会批准，在1995年发布了放射性废物管理九条基本原则九条基本原则。原则1：保护人体健康原则2：保护环境原则3：超越国境的考虑原则4：保护
5、后代原则5：不给后代增加不适当的负担原则6：建立国家法律框架原则7：控制废物的产生原则8：废物产生和管理间的相依性原则9：确保设施寿期内的安全二、放射性废物管理基本原则（续）IAEA于2006年发布了基本安全原则基本安全原则。他是将核装置安全、放射性废物管理安全和辐射防护和辐射安全合为一体，形成十项基本安全原则，放射性废物管理安全原则包络在其中。-8-三、放射性废物最小化放射性放射性废物最小化废物最小化是指使放射性废物产生量和活度实现合理可达到的尽可能小。废物最小化是放射性废物管理的重要原则。“放污法”第三十九条已有相关规定。“放废条例”规定，国务院环境保护主管部门会同核工业行政主管部门和其它
6、有关部门，建立全国放射性废物管理信息系统，实现信息共享。国家鼓励、支持放射性废物安全管理的科学研究和技术开发利用，推广先进的放射性废物安全管理技术。为不断提升放射性废物的管理能力。-9-三、放射性废物最小化（续）废物最小化方法废物最小化方法：应在代价利益分析基础上优化选择；放射性废物最小化应着重于从源头抓起，避免或者减少废物的产生；如果废物已经产生，应通过去污和贮存衰变等方法使其尽可能实现再循环/再利用；对无法再利用的废物应尽可能做减容处理，减少要处置废物的体积，实行安全处置；应加强管理，完善操作规程；加强培训，提高运行人员的素质，避免或减少事故的发生。-10-11-第二节 放射性废物的产生和
7、分类 一、放射性废物的产生一、放射性废物的产生（1）铀（钍）矿山、水冶厂、精炼厂、铀浓缩厂、钚冶金厂、燃料元件加工厂等；（2）各种类型反应堆，包括核电站、核动力船舰、核动力卫星等；（3）反应堆辐照过燃料元件（乏燃料）的后处理与提取裂片元素和超超铀铀元素的过程；（4）放射性同位素的生产和应用过程，包括中高能加速器的运行，医院、研究所及大专院校的相关研究活动；（5）核武器的生产、试验和爆炸过程；（6）核废物处理与核燃料和核废物运输过程；（7）核设施的退役过程。-12-第二节 放射性废物的产生和分类 二、放射性废物分类法二、放射性废物分类法1按废物的物理性状分类2按放射性水平分类3按放射性废物来源分
8、类4按半衰期分类5按核辐射类型分类6按毒性分类-13-第二节 放射性废物的产生和分类 三、我国放射性废物分类法和 国际原子能机构（IAEA）推荐的分类法（1/5）1我国放射性废物分类法（我国放射性废物分类标准我国放射性废物分类法（我国放射性废物分类标准GB9133-1995）：（1）放射性气载废物的分级）放射性气载废物的分级第级（低放废气）：浓度小于或等于4107Bq/m3第级（中放废气）：浓度大于4107Bq/m3（2）放射性液体废物的分级放射性液体废物的分级第级（低放废液）：浓度小于或等于4106Bq/L第级（中放废液）：浓度大于4106Bq/L，小于或等于41010Bq/L第级（高放废液
9、）：浓度大于41010Bq/L -14-第二节 放射性废物的产生和分类 二、我国放射性废物分类法和 国际原子能机构（IAEA）推荐的分类法（2/5）1我国放射性废物分类法（我国放射性废物分类标准GB9133-1995）：（3）放放射射性性固固体体废废物物的的分分级级(首先按核素半衰期和辐射类型分为五种，然后按放射性比活度水平分为不同等级。)废物含有半衰期大于30a的辐射核素，单个货包中比活度4106Bq/kg，多个货包平均比活度4105Bq/kg。含有半衰期60d（包括125I）的放射性核素的废物第级（低放废物）：比活度4106Bq/kg第级（中放废物）：比活度4106Bq/kg含有半衰期大于
10、60d,小于或等于5a(包括60Co)的放射性核素的废物第级(低放废物):比活度4106Bq/kg第级(中放废物):比活度4106Bq/kg -15-第二节第二节 放射性废物的产生和分类放射性废物的产生和分类 三、我国放射性废物分类法和国际原子能机构（IAEA）推荐的分类法（3/5）1我国放射性废物分类法（我国放射性废物分类标准GB9133-1995）：含有半衰期大于5a,小于或等于30a(包括137Cs)的放射性核素的废物第级(低放废物):比活度4106Bq/kg第级(中放废物):比活度4106Bq/kg，41011Bq/kg且释热率2kW/m3第级(高放废物):比活度41011Bq/kg或
11、释热率2kW/m3含有半衰期大于30a的放射性核素的废物（不包括废物）第级(低放废物):比活度4106Bq/kg第级(中放废物):比活度4106Bq/kg，且释热率2kW/m3第级(高放废物):比活度41010Bq/kg或释热率2kW/m3-16-第二节 放射性废物的产生和分类 三、我国放射性废物分类法和 国际原子能机构（IAEA）推荐的分类法（4/5）1我国放射性废物分类法（我国放射性废物分类标准GB9133-1995）：（4）豁免废物豁免废物对公众成员照射所造成的剂量值0.01mSv/a，对公众的集体剂量1人Sv/a的含极少量放射性核素的废物。-17-第二节 放射性废物的产生和分类 三、我
12、国放射性废物分类法和IAEA推荐的废物分类法(5/5)21990年国际原子能机构推荐了一个按放射性废物处置分类的固体废物分类标准表5-1 国际原子能机构固体废物分类标准国际原子能机构固体废物分类标准废废 物物 级级 别别特特 性性处置方案选择处置方案选择1 1豁免废物（豁免废物（EWEW）对公众成员年剂量低于对公众成员年剂量低于0.010.01mSvmSv无需放射学限制无需放射学限制2 2低中放废物低中放废物（LILWLILW）2.1 2.1 短短 寿寿 命命 低低 中中 放放 废废 物物 （LILW-SLLILW-SL）限制长寿命限制长寿命核素的比活度（长寿命辐射放射核素的比活度（长寿命辐射
13、放射性核素在单个货包中不超过性核素在单个货包中不超过40004000Bq/gBq/g，平均每平均每个货包不超过个货包不超过400400Bq/gBq/g）近地表处置近地表处置(几十几十米米)或地质处置或地质处置 2.2 2.2 长长 寿寿 命命 低低 中中 放放 废废 物物 （LILW-LLLILW-LL）长寿命放射性核素的比活度高于对短寿命低中长寿命放射性核素的比活度高于对短寿命低中放废物的限值放废物的限值 地质处置地质处置（几百米以上深度几百米以上深度）3 3高放废物（高放废物（HLWHLW）释热率高于释热率高于2 2kW/mkW/m3 3，且长寿命放射性核素的比且长寿命放射性核素的比活度高
14、于对短寿命放射性废物的限值活度高于对短寿命放射性废物的限值 地质处置地质处置 IAEAIAEA新颁布放射性废物分类新颁布放射性废物分类IAEAGS-G-1 2009新新废物废物分类分类分为分为：免管废物、极短寿命废物、极低放废物、低放废物、中放废物和高放废物六类。并将废物分类与处置紧密联系起来。极短寿命废物(VSLW)是贮存衰变至多几年有限时间，就能解除审管控制，进行不受控制处置、使用或排放。这类废物主要为研究和医疗常用的短寿命放射性核素的废物；极低放废物(VLLW)为不符合免管废物的标准，但又不需要高水平的包容和隔离，只要用有限审管控制的近地表工程填埋方式处置的废物。这种填埋设施也可含其他危
15、险废物。这类的典型废物是极低放射性水平的土壤和瓦砾（退役废物）。该分类标准未分出废物，但提出含长寿命核素的废物要按长寿命核素的含量进行安全评价，采取中等深度地质处置或深地质处置。分类图确定了废物分类的总体范围，并提供各类废物之间的一般边界条，更详细的定量的边界要按照各国的规定和要求来建立。-18-IAEAIAEA新颁布放射性废物分类图新颁布放射性废物分类图 -20-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 一、废气的净化处理与安全监管一、废气的净化处理与安全监管1 1废气的产生和特性废气的产生和特性放射性废气主要来自工艺系统工艺系统或厂房和实验室的排风系统排风系统。放射性废气中可能含有放
16、射性气体、气溶胶、颗粒物和非放有害气体。废气中所含的放射性核素随设施而异。产生放射性的废气设施（例如）产生放射性的废气设施（例如）所含的放射性核素所含的放射性核素铀矿冶厂废气铀矿冶厂废气铀铀(钍钍)、镭、氡及其子体、镭、氡及其子体核电站工艺废气核电站工艺废气8585KrKr、133133XeXe、131131I I、3 3H H、1414C C玻璃固化工厂工艺废气玻璃固化工厂工艺废气137137CsCs、9090SrSr、239239PuPu -21-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 一、废气的净化处理与安全监管典型废气典型废气 特性特性 碘碘反反应应堆堆、后后处处理理厂厂、裂裂
17、变变产产物物提提取取设设施施、131131I I同同位位素素生生产产车车间间以以及及应应用用放放射射性性碘碘同同位位素素的的部部门门，都都会会产产生生含含碘碘废废气气。131131I I存存在在随随食食物物链进入人体，在人体甲状腺浓集，所以链进入人体，在人体甲状腺浓集，所以131131I I倍受重视的核素倍受重视的核素氚氚氚氚的的物物理理化化学学性性质质与与氢氢相相似似，所所以以氚氚的的除除去去比比较较困困难难，但但氚氚的的毒毒性低，允许排放浓度比较高。性低，允许排放浓度比较高。14C14C半半衰衰期期较较长长（5730a5730a），是是纯纯-放放射射性性核核素素。14C与与碳碳的的稳稳定定
18、同同位位素素结结合合在在一一起起进进入入到到碳碳循循环环中中。由由于于14C的的半半衰衰期期长长和和在在环环境境中中分分布布广广，因因此此在在核核动动力力厂厂与与核核燃燃料料后后处处理理厂厂等等的的辐辐射射环环境境监监测测中，中，14C属属必测的核素之一必测的核素之一。含含核素核素239239PuPu较较多多出出现现在在核核燃燃料料循循环环后后段段工工厂厂和和MOXMOX燃燃料料制制造造工工厂厂；镭镭和和氡氡较多地出现在核燃料循环前段工厂或同位素生产厂。较多地出现在核燃料循环前段工厂或同位素生产厂。含有非放组含有非放组分分核核电电站站含含氢氢废废气气和和含含氧氧废废气气；后后处处理理废废气气中
19、中含含有有较较多多的的氮氮氧氧化化物物；焚焚烧烧炉炉废废气气中中含含有有较较多多的的COCO2 2、NOxNOx和和SOSO2 2和和二二恶恶英英；铀铀富富集集工工厂厂废废气中含有较多的气中含有较多的HF HF 和和F F2 2等等。等等。-22-第三节 低中放废物的处理 一、废气的净化处理与安全监管2废气净化技术 废废气气净净化化方方法法很多，常用的有：过滤、吸附、洗涤、滞留衰变等。常用的废气净化设备有:废气净化方法废气净化方法废气净化设备废气净化设备特特 性性 过滤过滤进风预过滤器进风预过滤器为进风气流除尘，过滤效率至少为为进风气流除尘，过滤效率至少为85%85%排风预过滤器排风预过滤器设
20、设在在高高效效空空气气粒粒子子过过滤滤器器之之前前，为为除除去去气气流流中中粗粗粒粒粉粉尘尘，以以提高高效微粒空气过滤器使用寿命，过滤效率至少为提高高效微粒空气过滤器使用寿命，过滤效率至少为85%85%高效过滤器高效过滤器用来捕集气流中细小颗粒灰尘，其过滤效率至少为用来捕集气流中细小颗粒灰尘，其过滤效率至少为95%95%高效微粒空气过滤器（绝对过滤器高效微粒空气过滤器（绝对过滤器HEPAHEPA）用用来来捕捕集集废废气气中中超超细细颗颗粒粒灰灰尘尘，对对于于粒粒径径0.30.3mm的的颗颗粒粒，除去效率除去效率99.97%99.97%碘过滤器碘过滤器(碘吸附器碘吸附器)通通常常以以1%1%KI
21、KI浸浸渍渍活活性性炭炭为为介介质质，对对元元素素碘碘除除去去率率可可达达99.9 99.9%，对有机碘除去率可达，对有机碘除去率可达99%99%其他类型过滤器其他类型过滤器袋式过滤器、金属烧结过滤器、陶瓷烛状过滤器、钌过滤器袋式过滤器、金属烧结过滤器、陶瓷烛状过滤器、钌过滤器滞留衰变滞留衰变衰变贮存罐（活性碳延迟床连续处理）衰变贮存罐（活性碳延迟床连续处理）衰变贮存是核电站废气处理通常使用的方法衰变贮存是核电站废气处理通常使用的方法其他其他静静电电除除尘尘器器、旋旋风风除除尘尘器器、喷喷淋淋塔塔、文文丘里洗涤器、碱吸收塔丘里洗涤器、碱吸收塔 -23-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的
22、处理 一、废气的净化处理与安全监管3 3废气净化系统安全要求废气净化系统安全要求 1/2 （1）要根据废气特性，选择合适工艺流程，安全、经济、有效地进行净化处理。废气净化过程产生的二次废物应该合理可达到尽可能少。（2）废气经过净化处理，放射性组份和非放射性组分都应达到合格标准后，才允许向大气排放。（3）厂房通风系统应根据空气污染程度设定换气次数，气流从低污染区向高污染区流动，必要时设置临时排风措施，防止交叉污染。（4）废气净化系统应有一定负压，防止外泄。（5）废气净化系统可能有H2、CO、甲烷等燃爆性气体与烟炭、烟油等易燃物的积累，严防燃爆事故的发生。（6）对于贮存衰变，应保证有足够的滞留时间
23、。核动力厂换料大修期间废气量集中，设计时应考虑有足够用的贮存衰变容积。一、废气的净化处理与安全监管3 3废气净化系统安全要求废气净化系统安全要求废气净化系统安全要求废气净化系统安全要求 2/22/2（7）对过滤器应定期作检测，适时更换过滤器芯，保证有满足过滤效率。（8）维修或更换过滤器和吸附床必须重视工作人员的辐射防护和防止污染的扩散。当辐射场高时，更换过滤器芯应远距离或遥控操作。（9）烟囱排放设连续监测和取样监测。连续监测在主控室自动记录放射性活度和流量，设置低报警和高报警阈值。达到高报警阈值，会自动关闭停止排放。无集中通风中心的放射化学实验室或设施，排气烟囱至少要比周围50m内最高建筑物屋
24、脊高出3m。（10）气载流出物的排放必须控制在审管部门批准的限值内，并按合理可达到的尽量低的原则规定排放的管理目标值。-24-25-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 二、废液的净化处理与安全监管二、废液的净化处理与安全监管1废液的产生和特性废液的产生和特性废废 液液 来来 源源特特 性性废水废水工艺废水、地面冲洗水、去污工艺废水、地面冲洗水、去污废水、树脂再生液、淋浴水、废水、树脂再生液、淋浴水、洗衣水洗衣水 如如核核燃燃料料循循环环前前段段的的废废水水中中，核核素素以以铀铀、镭镭及及其其子子体体居居多多；含含有有较较多多化化学学离离子子，如如：NaNa+、SOSO4 4-2-2
25、、COCO3 3-2-2、F F-等。等。乏乏燃燃料料后后处处理理废废水水中中，重重要要核核素素是是137137CsCs、9090SrSr及及铀铀、钚钚、超超铀铀元元素素；化化学学物物质质为为NaNa+、FeFe+3+3、AlAl+3+3、NONO3 3-、SOSO4 4-2-2 等等。等等。核核电电站站废废水水中中，含含有有的的重重要要核核素素是是3 3H H、1414C C、5858Co,Co,6060CoCo、137137CsCs、9090SrSr、110m110mAgAg等。等。有机废液有机废液 废萃取剂（如废萃取剂（如TBPTBP煤油）、煤油）、机油、润滑油、有机溶剂（如机油、润滑油
26、、有机溶剂（如四氯乙烯、三氯乙烷等）、测四氯乙烯、三氯乙烷等）、测量用的有机闪烁液量用的有机闪烁液 -26-2 2废液的净化处理废液的净化处理处理方法处理方法 处理设备处理设备设备操作设备操作去污因子去污因子DFDF过滤过滤常压过滤、减压过滤、真空过滤、离心过滤、冷冻过滤、超滤、絮凝沉淀过滤滤芯更换操作条件：过滤器进出口压差达到0.25MPa过滤器外表面剂量率达到15mSv/h2-10蒸发蒸发自然循环蒸发器、强制循环蒸发器、压缩蒸发器和薄膜蒸发器（蒸发耗能）AP1000不用蒸发蒸发前：废液要经过过滤器除去悬浮物和固体，要用预热器预热料液。蒸发过程：为防止的雾沫夹带降低去污效率，要加消泡剂（洗衣
27、废水、挥发性核素不合适蒸发处理）。蒸馏物：经过旋风分离器、泡罩塔、蒸馏液冷凝器，冷凝后进入检测槽。103105蒸发能处理含盐量较多的废液（蒸残液含盐可达300400g/L）离子交换离子交换无机离子交换剂（如蛭石）有机离子交换剂（如离子交换树脂）树脂操作废液条件：悬浮固体物浓度 4mg/L；含盐量 1g/L，；要除去的放射性核素必须以离子态存在；处理液体的温度不能太高。10-100 膜分离膜分离反渗透、电渗析、超滤常与其他方法结合使用 -27-第三节 低中放废物的处理 废液的净化处理新进展废液的净化处理新进展：AP1000机型核电厂的废液的净化处理系统设计，以絮凝离子交换处理核岛产生的除化学废液
28、以外的废液，不采用大型蒸发装置；EPR机型核电厂的废液的净化处理系统设计，采用压缩蒸发装置，不采用自然蒸发和强制循环蒸发装置。第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 废液净化的安全监管废液净化的安全监管 1/21/2（1）各类废液必须分类收集、分类贮存和处理，防止交叉污染。（2）废液的贮存是权宜之计，应及时处理与处置。（3）废液贮槽和输运管网必须按标准与规范设计、建造和验收，严防泄漏；设置监测和报警装置；设置备用槽与倒罐措施。（4）各类废液应根据自身的特性优选合适工艺流程，安全、经济、有效地进行净化处理。净化过程产生的二次废物（如废过滤器芯、蒸发浓缩物、废离子交换剂等）应该合理可达到尽
29、可能少。-28-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 废液净化的安全监管废液净化的安全监管 2/22/2（5）净化后的废水必须经监测，达到合格标准后才能进行槽式排放。超过限值的废水不准用稀释法降低等级和稀释排放。严格执行禁止利用渗井、渗坑、天然裂隙、溶洞等方式排放放射性废液的国家规定。（6）核动力厂的废水排放应执行GB6249-2011核动力厂环境辐射防护规定的要求(浓度和总量控制)。（7）核技术利用产生的放射性废水通常量少、放射性水平低，但不得随意排入普通下水道。若要排入普通下水道必须经审管部门确认满足电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB-18871-2002相关的关定。（8）有机
30、废液有燃爆危险性，要选择适宜方法贮存、处理与处置。有机废液不能混入废水而影响废水的净化效果；不得随意排入下水道或渗入地下；不能用一般焚烧炉进行焚烧处理。-29-30-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 三、废物的固化（或固定）处理和固化体性能要求三、废物的固化（或固定）处理和固化体性能要求废气、废液经过净化处理之后，产生的二次废物，如过滤器芯、沉淀泥浆、蒸发残渣或废离子交换剂等，必须固化（或固定）起来，转变成耐久、稳定的固化体，才能方便运输与长期贮存或处置。降低废物中放射性核素的弥散和迁移率。-31-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 三、废物的固化（或固定）处理和固化
31、体性能要求三、废物的固化（或固定）处理和固化体性能要求固化体的基本要求：固化体的基本要求：（1）有足够机械强度，能够承受运输操作的撞击。若破碎成许多小块或形成粉尘,会使放射性核素容易被水浸出或形成气溶胶污染环境。（2）有良好抗水性（浸出率低）。水是浸出和传输放射性核素的重要介质，核素被水浸出率越低，安全性越好。抗水性是固化体重要的品质指标。（3）辐照稳定性好。废物不会产生很多辐解气体，不会显著降低固化体性能。（4）热稳定性好。固化体遇到火源短时间内不着火、不熔解、不分解。自身衰变热不会引起自燃，不会引起固化体性能明显降低。（5）不含有游离液体。包装容器不易被腐蚀，包装容器内气体不易逸出发生燃爆
32、；同时也防止微生物的侵蚀作用。-32-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求选择固化工艺应考虑：选择固化工艺应考虑：固化设备的投资和运行成本低；工艺过程简单、安全、可靠；处理废物的适应性强；废物包容量大，产生的固体废物的重量和体积小。-33-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求我国已经开发了很多固化工艺对于低、中放废液，主要是水泥固化、沥青固化和塑料固化水泥固化、沥青固化和塑料固化；对于高放废液，主要采用玻璃固化玻璃固化。我国已对水泥固化体、沥青固化体、塑料固化体的性能要求制订了标准（GB
33、14569.1，GB14569.2，GB14569.3）。-34-第三节第三节 低中放废物的处理低中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求1水泥固化_水泥用作放射性废物固化的基料固化水泥固化配方配方要针对固化的废物特点考虑下列因素:要考虑的因素要考虑的因素要要 求求水泥类型水泥类型常用来固化放射性废物的水泥是波特兰（硅酸盐）水泥、火山灰水泥和高铝水泥水灰比（废液与水泥水灰比（废液与水泥重量比）重量比）水灰比大，包容废液量多，但是凝固时间延长，固化体机械强度降低，残留水分还可能造成不完全凝固盐灰比（废物干盐份盐灰比（废物干盐份与水泥重量比）与水泥重量比）盐灰比大，包容量大，但会
34、降低产品的机械强度和使浸出率变大pH值值水泥固化要求碱性条件，要调节合适的碱度（pH=813）添加剂添加剂为了改善水泥固化体的核素抗浸出性、机械强度、包容量和凝固特性，常加入各种添加剂如大体积水泥浇注固化体要求有合适的初凝和终凝时间，需添加缓凝剂。-35-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求1水泥固化_水泥用作放射性废物固化的基料固化水泥固化常用的添加剂添加剂及其作用添加剂添加剂作作 用用锰铁矿锰铁矿降低铯浸出降低铯浸出消石灰消石灰消除硼干扰消除硼干扰页岩粉页岩粉防止发生裂纹防止发生裂纹,降低降低锶浸出锶浸出陶陶 土土降低锶浸出降低锶浸
35、出飞飞 灰灰降低锶浸出降低锶浸出,控制水控制水化热化热粉煤灰粉煤灰降低水化热降低水化热添加剂添加剂作作 用用蛭蛭 石石降低铯浸出，含硫酸盐废降低铯浸出，含硫酸盐废物忌用物忌用沸沸 石石降低铯浸出，增加强度降低铯浸出，增加强度膨润土膨润土降低铯浸出降低铯浸出硅酸钡硅酸钡降低锶浸出降低锶浸出水玻璃水玻璃消除硼干扰，消除硼干扰，改进流动性改进流动性 ,提高抗压强度提高抗压强度 -36-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 1水泥固化_水泥用作放射性废物固化的基料水泥固化工艺水泥固化工艺特特 点点（1 1）桶内混合）桶内混合 两种：桶内加废液、基料搅拌；进料后密闭翻转震动。废物填充率较低
36、。（2 2）桶外混合）桶外混合 水泥和废液在混合器里混合后再注入贮存桶，提高废物填充率。此法不仅适合处理废液，也适合处理粒状或粉状固体废物。但混合器清洗产生额外废液。（3 3）水力压裂）水力压裂 这是在页岩层进行水泥固化并处置放射性废液相结合的方法。先用水力把页岩层压出裂缝，再把由中放废液、水泥和添加剂形成的灰浆注入到页岩层中去，并在压出的裂缝中固结。美国橡树岭国家实验室在1966-1979年，已经用此法处置了8000m3放射性废液灰浆。我国自1996年开始已成功进行了12次注浆，处理数千m3中放废液。现在都停止该处理方法。（4 4）大体积浇注）大体积浇注 是一种水泥固化与处置相结合的方法。把
37、放射性废液、水泥与添加剂搅拌混合均匀，然后泵送到预制好的地下混凝土大槽。（大槽场地应满足近地表处置的要求；配方和浇注工艺要有较低的水化热；适当的初凝与终凝时间，确保大体积水泥固化体满足标准规定要求）。-37-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求1水泥固化_水泥用作放射性废液固化的基料水泥固化法评价水泥固化法评价：要要 点点优点优点工艺简单;设备和运行投资少;能耗低（常温下运行）;操作安全等。缺点缺点放射性核素浸出率高，通常，它比沥青固化体高12个量级；固化产品增容。改进工作改进工作降低核素浸出率；减少固化产物体积；开辟水泥固化新方法。-
38、38-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求2 2沥青固化沥青固化 _沥青沥青用作放射性废液固化的基料用作放射性废液固化的基料固化工艺固化工艺特特 点点（1 1）螺杆挤压法）螺杆挤压法 螺杆机的一端接收料液和熔融的沥青，在推进过程中均匀混合并同螺杆机的一端接收料液和熔融的沥青，在推进过程中均匀混合并同时蒸发出水分。混合均匀和蒸去水分的产物从螺杆机的另一端排出，时蒸发出水分。混合均匀和蒸去水分的产物从螺杆机的另一端排出，注入产品桶。经冷却凝固成为沥青固化产品。注入产品桶。经冷却凝固成为沥青固化产品。（2 2）薄膜蒸发法）薄膜蒸发法 把经过预
39、处理的料液注入筒式蒸发器中，与熔融沥青相遇，被刮板把经过预处理的料液注入筒式蒸发器中，与熔融沥青相遇，被刮板展开在蒸发器筒壁上，刮板和筒壁的间隙很小，刮板高速旋转形成展开在蒸发器筒壁上，刮板和筒壁的间隙很小，刮板高速旋转形成液态膜，使沥青和废物在均匀混合的同时不断蒸发出水份，最后从液态膜，使沥青和废物在均匀混合的同时不断蒸发出水份，最后从蒸发器出口排入蒸发器出口排入200200升钢桶，冷却凝固得到固化产品。升钢桶，冷却凝固得到固化产品。-39-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求2沥青固化_沥青用作放射性废液固化的基料方法评价方法评价：
40、沥青固化适用于固化化学泥浆、蒸发残渣、焚烧灰等低、中放废液。沥青固化的废物包容量高，可达40-60%(质量份数)，固化产品均匀，核素浸出率低（比水泥固化低12个量级）。由于沥青是可燃性有机物，不能承受较高温度和较强辐照，所以沥青固化不适于处理释热率高和放射性比活度大的废物，沥青固化也不适宜固化氧化剂含量高的废液。沥青固化不够安全，容易发生火灾事故。防止火灾事故的发生防止火灾事故的发生防止火灾事故的发生防止火灾事故的发生（1）一定要严格控制运行温度，特别是产品出口温度。加热设备应有可靠的防止过热的措施，警惕运行过程中发生的不正常升温。（2）重视监测料液与沥青的成分和pH值，控制铵盐和其它有催化作
41、用物质的浓度。（3）料液分析的取样要有代表性，分析结果准确可靠。（4）严格按规定的操作程序操作。（5）加强消防和通风措施。装料间起火国外曾多次发生，产品桶上方应设强排风装置。（6）设置有效火灾报警和消防灭火措施，强化应急预案和应急响应准备。-40-41-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求3 3塑料固化塑料固化 _塑料塑料用作放射性废液固化的基料用作放射性废液固化的基料热塑性热塑性塑料固化工艺类似于沥青固化，需要加热熔融。热热固固性性塑料固化工艺类似于水泥固化。但对废物含水量有限制，需要预处理脱水，或者加入乳化剂搅拌乳化。为了控制聚合速
42、度和聚合热释放，需要选择适当的引发剂、催化剂、促进剂和适当的配料比。塑料固化所用的设备是通常的化工设备，根据辐射防护的要求，需要适当的屏蔽，产生的尾气和二次废液需要适当的净化。-42-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求3塑料固化_塑料用作放射性废物固化的基料固化固化工艺固化工艺特特 点点（1 1）聚乙烯）聚乙烯 固化固化 类似沥青固化法，采用螺杆挤压机或薄膜蒸发器将放射性废物同聚乙烯一起熔融和均匀混合，然后浇注进贮桶，得到固化产品。（2 2）聚氯乙烯）聚氯乙烯 固化固化 同聚乙烯固化一样。（3 3）聚苯乙烯）聚苯乙烯 固化固化 常以对
43、-二乙烯苯作为交联剂，偶氮双异丁腈或过氧化苯甲酰作为引发剂，引发聚合反应，将废物固定在塑料基体中，工艺过程简单。西德和荷兰一些核电站用聚苯乙烯固化流动装置处理核电站废物。-43-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能要求3塑料固化_塑料用作放射性废物固化的基料固化固化工艺固化工艺特特 点点（4 4）聚酯固化）聚酯固化 用溶解在苯乙烯中的聚酯，同预先脱水的放射性废物均匀混合，在引发剂、加速剂的作用下，发生聚合反应，生成一种体型结构高聚物，把放射性废物固结在其中。美国和日本一些核电站使用，并建成车载式流动固化装置。（5 5）环氧树脂固化）环氧树脂
44、固化 将放射性废物引入湍流的惰性载体硅酮中，急速蒸发脱水。脱水废物，通过喷射混合器被环氧树脂包覆，再经过分离柱，将废物和载体分离开来，然后加入催化剂，使环氧树脂聚合，3h内硬化。载体硅酮可以循环使用。固化产品性能优良，但成本较高。（6 6）聚合物浸渍）聚合物浸渍混凝土混凝土 放射性废物水泥固化体进行加热，使固体变得多孔，然后在常压或减压下浸泡在有机单体中，使有机单体进入水泥固化体孔隙，然后加热使单体聚合。经过这样处理，固化体的核素浸出率大大降低，机械强度提高上千倍，抗辐照性和抗氧化作用性也能改善。-44-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 三、废物的固化（固定）处理和固化体性能
45、要求塑料固化方法评价：塑料固化方法评价：塑料固化法废物包容量高，核素浸出率低，比水泥固化体低2-3个量级，这对实现长期安全隔离有重要意义；塑料固化成本较高，目前尚未得到广泛应用。固化固定的安全监管 4、废物固化固定的安全监管要点、废物固化固定的安全监管要点：（1）固化固定工艺安全，避免各种事故的发生；（2）固化配方要经优选和验证，废物包容量符合设计要求，生产的固化体满足规定的性能指标；（3）被固化废物的核素类型和放射性水平符合低、中放废物规定的要求；（4）固定废物的水泥浆或其它介质，充满容器空隙，形成坚实的固体块；（5）操作人员受照剂量不超过规定的剂量目标值，并合理可达到的尽量低；（6）二次废
46、物和流出物排放量尽可能少。-46-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 四、废物的减容处理四、废物的减容处理1.焚烧减容焚烧减容 处理可燃性废物可燃性废物包括：纤维类物质（如纸、棉织物、木材等），塑料、橡胶类物质，动物尸体，离子交换树脂，活性炭,污油，废溶剂，废闪烁液等。焚烧法特点焚烧法特点可使减容10-100倍并能减重，大大降低贮存、运输和处置费用；焚烧能把可燃性物质转化为惰性灰烬，提高安全性；焚烧还可实现钚和铀的回收。-47-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 四、废物的减容处理1焚烧减容焚烧炉类型焚烧炉类型特特 性性过量空气焚烧炉过量空气焚烧炉应用广泛应用广
47、泛控制空气焚烧炉控制空气焚烧炉适用烧各种组份废物适用烧各种组份废物裂解炉裂解炉适于烧塑料、橡胶类废物适于烧塑料、橡胶类废物流化床焚烧炉流化床焚烧炉被用来烧废树脂被用来烧废树脂高温熔渣炉高温熔渣炉允允许许掺掺杂杂少少量量不不可可燃燃废废物物一一起起焚焚烧烧，得得到到的的熔熔渣渣不不必必进行固化进行固化熔盐炉熔盐炉被用来焚烧含钚废物（含碳酸钠）被用来焚烧含钚废物（含碳酸钠）-48-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 四、废物的减容处理1焚烧减容焚烧工艺焚烧工艺 要要 求求（1 1）分拣）分拣 1）分拣出不可燃和可能引起爆炸的物质；2)分拣使进料有适合燃烧的组成和热值，有利于燃烧完全
48、。（2 2）破碎）破碎 1）有的炉子要求小碎块投料，切碎设备有切割机、锤磨机等。2)为了防止着火，切碎操作常在保护气体（如氮气）中进行。（3 3）投料）投料1）投料方式有批量方式和连续方式。2)为防止炉子和操作区直接串通(防止回火)，进料口处设置连锁双重闸门。（4 4）焚烧）焚烧 为达到操作温度，使废物燃烧完全，采用燃烧器（有丙烷燃烧器，煤油、柴油燃烧器，天然气、煤气燃烧器，电加热器等）。（5 5）尾气净化）尾气净化 1）干式净化设备有旋风分离器、碘过滤器、陶瓷过滤器、烧结金属过滤器、高温石棉填充过滤器、袋式过滤器、砂过滤器、静电除尘器、高效过滤器等；2)湿式净化设备有喷淋洗涤器、文丘里洗涤器
49、、冲击式湿式洗涤器、泡沫洗涤塔、湿式旋风分离器等。3)处理后的尾气经过监测，达到标准后，才准许排入大气。（6 6）排灰）排灰 1）废物中70%以上放射性物质进入炉灰；2)用旋转炉或固定炉排灰，炉灰卸入或真空抽入贮桶。3)炉灰需要固化处理，或用微波熔融法处理、直接装入高整体性容器中。4）如果灰渣中含有较高量钚和铀-235，则需要回收。-49-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 四、废物的减容处理1焚烧减容可燃不可燃易爆图11-2 焚烧工艺流程示意图破碎破碎焚烧焚烧高温过滤高温过滤冷却和过滤冷却和过滤风机风机空气或水空气或水二次废液、废物处理二次废液、废物处理烟筒烟筒灰渣灰渣放射性
50、监测放射性监测处置处置整备整备处置处置固化或封装固化或封装回收回收再利用再利用监测监测分拣分拣固体废物固体废物-50-第三节第三节 低、中放废物的处理低、中放废物的处理 四、废物的减容处理1焚烧减容焚烧工艺系统安全焚烧工艺系统安全（1）腐蚀。焚烧含卤素、硫、磷物质，腐蚀问题突出。为了抗腐蚀，焚烧炉大多采用钢外壳耐火陶瓷衬里；尾气系统采用玻璃钢，高镍、高铬耐蚀合金、钛材等。（2）尾气系统堵塞。不完全燃烧容易造成焦油、油烟灰沉积堵塞尾气系统。（3）着火。装料系统回火,废物中混入的燃爆物，过滤器中的油烟类物质，静电除尘器火花放电，燃烧器中的燃料易引起火灾或爆炸。必须有火灾应急响应准备。配备火灾报警器