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核电厂放射性有机废液安全管理的建议

更新时间:2009-03-28

核电厂运行每年会产生少量的放射性有机废液,包括放射性废油和废有机溶剂。放射性废油主要来自与一回路冷却剂接触而受到放射性沾污的主回路传热泵的润滑油、燃料装卸机的液压油和汽轮机油;放射性废有机溶剂主要是来自放射性设备、零件的有机去污废液和实验室核素分析产生的有机废闪烁液。这些放射性有机废液通常属于低放废液。

我国核电厂对产生的放射性有机废液一般进行现场收集,然后转运至专门的房间或库房长期贮存。随着电厂的运行,放射性有机废液积累的越来越多,一些早期运行的核电厂出现了贮存能力不足的情况,采取了一些临时贮存措施。由于特殊的物理化学性质和放射性特性,放射性有机废液不规范地临时贮存,如未设置滞留池会带来腐蚀泄漏问题。因此,废物管理者应该尽早考虑放射性有机废液的最终处置。

放射性废有机废液管理的文献比较多,国际原子能机构(IAEA)出版过有关放射性有机废物管理的技术报告[1,2],系统地介绍了核工业产生的放射性有机废物的来源和处理方法。美国环境保护署(EPA)也发布过技术报告[3,4],描述了美国主要实验室放射性有机废液的产生情况,给出了处理方法和管理措施的建议。我国方祥洪[5]和周连泉[6]从处理技术的角度分别对放射性废油和放射性有机废闪烁液进行了综述,包良进[7]和任俊树[8]对泵油和废闪烁液进行过吸附研究。本文从核电厂放射性有机废液的源项、监管法规标准、处理方式等方面进行讨论,结合我国实际情况给出了几点对放射性有机废液安全管理的建议。

1 源项

所谓源项,是指每台机组每年放射性有机废液的产生量、物理化学和放射性特性。废物的源项跟机组的类型、运行管理水平以及运行历史有关。表1[9]给出了美国几个压水堆核电厂放射性有机废液年产生量、核素和活度浓度。

重水堆主传热系统重水除氚过程中由于真空泵油被气态氚沾污能够产生特殊的中放废物-氚化废油。这类废油能够含有1.8 TBq·L-1的氚,估计每年75 L·堆-1

磷含量在121.25~195.36mg/100g之间,平均含量高达158.12mg/100g,不同部位含量的平均高低依次为后腿肉含量162.43mg/100g、臀腿肉含量160.98mg/100g、前腿肉含量157.05mg/100g、颈肩肉含量155.12mg/100g、背肌肉含量145.06mg/100g。

我国某压水堆核电厂两台机组放射性有机废液年产生量见图1。由图1可见,运行初期放射性有机废液年产生量约100 L,随着电厂的设备更换、维修等活动的增多,放射性废油的产生量逐年增加,十年后放射性有机废液达到了400 L。放射性废油活度约为0.1 MBq·m-3-0.15 MBq·m-3,特殊情况下比活度可达4.5 MBq·m-3,放射性废有机溶剂活度约为150 MBq·m-3

2.2 两组患儿胆红素水平比较 治疗前,两组患儿TBILI水平、IBILI 水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后的第4、7天,B组患儿的TBILI水平和IBILI 水平均显著低于A组患儿,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

 

表1 美国压水堆核电站有机废液年产生量主要核素和活度浓度Table 1 Amount, nuclides and activity concentration of spent radioactive organic liquid for USA PWRs

  

电站产生量(L·a-1)主要核素活度浓度(Bq·L-1)CrystalRiverunit328358Co,60Co,134Co,137CsRanchoSeco151260Co,137Cs,3H37-37BeaverValley1890133XeConnecticutYankee>1039134Cs,137Cs,60Co37003700TroJan378134Cs,137Cs,60Co,131I<3700

  

图1 我国某核电厂(2台机组)放射性有机废液年产生量Fig.1 The annual product of spent radioactive organic liquid of a double units NPP in China

西屋公司根据一回路源项保守估算了AP1000堆型化容系统给水泵的废油(机组主要放射性废油的来源)的产生量和放射性特性[10],大概每台机组每5年产生76L放射性废油,整个寿期60年产生废油约1000L,主要放射性核素及活度见表2。

由此说明对于中低收入国家而言,过早开放金融会导致金融发展水平降低从而损失经济增长潜力。对于高收入国家而言,其金融开放带来的正溢出效应会进一步优化金融体系资源配置,提高资源总量从而提升经济增长。由于一国金融发展水平在很大程度上内生于经济发展水平,且低收入国家往往金融发展水平较低,因而这一结论也解释了金融开放政策与经济增长水平的倒U型关系。一国的金融开放政策会引致部分金融发展红利,然而一旦金融开放程度偏离自身经济和金融发展水平,经济增长将处于倒U型曲线中轴线的右侧,从而给经济增长带来负向效应。

 

表2 AP1000机组放射性废油的核素及活度Table 2 Nuclides and activities in the radioactive spent oil generated from an AP1000 reactor

  

核素(Bq·g-1)14C131I3H60Co其他核素活度(MBq)0193482×101212×10-2840×101

由于AP1000堆型无运行机组,实际的放射性有机废液的产生量和特性有待观察。

目前,高中教学主要还是为高考服务,平常的教学重点也均以高考题型作为训练中心。所以主要侧重于英语的听力、阅读能力和写作能力的运用,口语考试较少。造成多数学生都没有良好的练习英语口语的环境。而且,现在的高中,普遍存在学生人数众多、大班化的现象,教师很难组织可以让所有学生都加入进来的口语训练活动。由于教学进度要求,教师往往不考虑学生衔接能力的差距,盲目拉齐进度,一定程度上抑制了优秀学生的能力发展,打击了学生的积极性,使得疲惫的中等生和较落后的学生产生了厌学、厌说的心理,对说英语产生了抵触情绪,对用英语进行交流更是厌烦。这也与我国一贯推行的“素质教育”背道而驰。

由以上的源项数据可以看出,压水堆核电厂放射性有机废液的年产生量不大,而且属于低放射性废物。但是我国对这类废物管理存在难度,主要是因为没有合适的处理处置方式。

三是在长江流域建立水域与陆域类型统筹布局的自然保护地。以水生生物为主要保护对象的自然保护地为例,长江干流和湿地区域已建立了大量的保护地,湿地类型的保护地空缺不多。目前主要问题是这些自然保护区分属不同行政区域,并由不同系统管理,互相不协调,投入、建设和管理水平差异大。特别是这些保护地没有与陆域保护地的布局统筹。

2 相关的法律法规要求

我国的法规标准对放射性有机废液的管理提出了相关要求。

放射性有机废液在收集和贮存的过程中,部分有机废液可以考虑解控或循环再利用。解控后有机废液不能直接排放,可以送交非核行业的有机废液处理公司处理,也可以视有机废液的质量情况,内部循环再利用。

《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十三条规定:禁止向海域排放油类、酸液、碱液、剧毒废液。严格控制向海域排放含有不易降解的有机物和重金属的废水[11]

内蒙古马铃薯病虫害发生及防治中的问题与对策 ………………………… 张建平,张福金,王 振,秦 济,哈 斯,刘 佳(94)

核安全导则《放射性废物的分类》(HAD401/04)3.1.3规定,有机废液不允许向环境排放[12]

国家标准《放射性废物管理规定》(GB14500-2002)10.2 .2.4规定,当采用热解焚烧或湿法氧化法处理有机废液时,应考虑设置防火、防爆装置[13]

国家标准《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)4.2.5节对放射性物料解控给出了具体规定[14]

放射性废有机废液既是化学危险废物也是放射性废物,是一类混合的危险废物。因此,我国水污染防治法和海洋环境保护法以及放射性废物管理的有关导则和标准对这类废物的管理都有要求。其中国家标准GB18871-2003规定的解控条件只是解除了放射性监管,仍然受危险化学污染物排放限制。

监管严格的原因。各国监管部门对这类设施监管很严,法国SOCODEI公司在1996年就本公司的一套放射性废物焚烧装置向审管当局(核设施安全委员会)申请运行许可,审管当局审评后认为,该装置的烟气净化系统在应对焚烧炉过压排放时缺少应对措施,异常排放(既没有处理也没有监测)的可能性为10-1/年是不可接受的,审管当局可接受的概率范围10-5/年—10-7/年。最后SOCODEI对焚烧装置增加了一套固定式烟气空气冷却系统,才满足了要求[18]

3 放射性有机废液的管理

3.1 长期贮存

由于缺少放射性有机废液的处理方法,我国核电厂普遍采取厂区长期贮存的方式管理此类废物。以原始废物长期贮存是一种权宜之计,放射性有机废液长期贮存应该注意以下几个问题。

国家标准GB18871-2002附录A给出了少量放射性物料(小于1吨)的豁免参考水平。

放射性有机废液应该分类收集。核电厂放射性有机废液包括废机油、零部件的有机清洗溶剂、废有机闪烁液等,这些废液还有可能含有泥浆、水等其他不相溶的成份。为了便于下一步处理,有机废液应该分类收集,禁止放入同一容器。最好能把水、泥浆等成份分离,因为水或泥浆通常具有较强的腐蚀性和较高的放射性。

放射性有机废液贮存场所应该具备防火措施,贮存容器应该结实牢固,具有防泄漏措施。

我国大多数新建核电厂在设计上基本考虑了上述要求,如新建的M310机组在厂址上单独建造了放射性有机废液贮存厂房,放射性废油和废有机溶剂分别贮存在不同的不锈钢槽罐中,也采取了必要的防火、防泄漏措施。但是否能够做到油、水、泥分离的管理,还并不明确。

3.2 解控或循环再利用

《中华人民共和国水污染防治法》第二十九条规定:禁止向水体排放油类、酸液、碱液或剧毒废液[11]

放射性有机废液适宜集中贮存。在一个场址建设一个集中的贮存设施,相比分散的贮存设施更为经济,特别是产生量小又需要特殊贮存条件的放射性有机废液。

尽管焚烧设施有种种不利因素,但是这些因素都能通过技术和管理措施加以克服。焚烧仍是国外发达国家处理低放可燃废物的主流技术。因此,我国应建立集中的固液废物都能处理的焚烧设施,方能最终解决核电厂有机废液的处理。

在放射性有机废液解控过程中,还需要关注两个问题。

一是放射性有机废液取样分析时要具有代表性。放射性有机废液在收集的过程中可能含有水,这些水分层在收集桶或贮槽的下部,水中通常含有放射性,取样时往往不被提取。美国在20世纪八十年代发生过三起由于放射性废油取样不具有代表性而造成的放射性废油处置不当事件[14]。其中一个例子是,一个许可证持有者(核电厂)用搅拌棒混合废油桶中的放射性废油,油桶中含有水,混匀不够充分,取样分析未能真实地反映废油桶中的放射性污染情况,放射性废油作解控处理,废油桶被转移到电厂保护区外交给了废油处理承包商,废油承包商从桶中抽取了废油,底部的废水排放到了废油贮存区的地面,这样操作了几年后,造成了土壤放射性累积,土壤的表面剂量率高达1mSv·h-1

二是放射性有机废液分析时,要注意分析核素的全面性。我国核电厂一般只对放射性有机废液进行简单的γ核素分析,判断是否是放射性废物,是否按放射性废物管理。那么,放射性有机废液中是否含有其他非γ核素呢,如3H、14C、90Sr。表1中某些核电站产生的有机废液出现了3H、133Xe、131I等核素。美国PALO VERDE核电站是美国最大的压水堆核电站,2011年用20' Sealand容器运送了18.7m3的放射性废油到Energy Solutions公司处理,总活度为9.73×107Bq(误差为25%),主要核素及核素活度浓度见表3[16]

 

表3 PALO VERDE核电站2011年送交处理的废油放射性核素清单Table 3 Nuclide inventory of spent oil of PALO VERDE NPP shipment for treatment

  

核素3H60Co144Ce137Cs134Cs活度浓度(Bq·L-1)54×10355301活度(Bq)973×107873×104818×104522×104191×103

西屋公司根据一回路源项估算AP1000机组放射性废油的源项,也考虑了3H的含量(见第1节),可见我国核电厂放射性有机废液分析时亦需要关注某些非γ核素核素的测量。

放射性有机废液达不到解控水平,如果进行简单去污处理(如水洗)后能够解控或循环再利用,核电厂也是值得尝试的。捷克某一核电厂[2]建立了一套油-水去污装置,油水混合物泵入1m3的密封罐,混合物由500L放射性废油和100L-200L去离子水组成,循环1-3小时,相平衡建立后,将水从罐子底部排出,水含有放射性沾污物,用废液处理系统处理。清洗后的废油可以作为非放射性废物处置。油-水去污装置示意图见图2。

  

图2 油-水去污装置示意图Fig. 2 The schematic view of Oil-water decontamination device

3.3 吸附固定

吸附是将一定比例放射性有机废液与某种无机或有机固体吸附剂混合,形成具有良好稳定性固体形式,降低因流动性带来的风险。美国Nochar公司开发了系列有机聚合物吸附材料,在一些核设施场址应用[5]。我国一些单位也对该产品和其他无机吸附剂进行比较试验[5,6],无论从吸附容量还是产品性质,Nochar产品具有较好的性能。但是,这种产品产生的废物体(包)的耐久性还有待考验,一般这类产品吸附着的废液会重新释放出来,难以满足长期贮存和处置的要求[2]。由于我国还缺乏此类废物体(包)的性能要求标准,此种方法在我国推广应用还有困难。但是有机废液吸附固化后再焚烧处理,作为一种废物管理策略也是适宜的。

3.4 焚烧处理

焚烧是利用热和氧气通过燃烧来摧毁有机物质。焚烧炉可设计为只焚烧固体废物或液体废物的焚烧炉,也可设计为具有固体和液体进料系统的两类废物都能处理的焚烧炉。加拿大Ontario 核电厂[2]2003年新建了一套每天可焚烧2t固体废物和45升液体废物(连续进料)的焚烧炉,它由一个不饱和空气主燃烧室和过量空气后燃烧室组成,尾气处理包括石灰中和酸性气体等系统。法国的放射性废物处理中心(CENTRACO)[2]的低放废物焚烧炉每年能够处理3500 t固体废物和1500 t液体废物,液体废物包括放射性废油和废溶剂等。放射性有机废液也可以包裹到固体废物中以固体形式焚烧,这种处理方式在美国Mound旋风焚烧炉得以验证[9]

目前,我国核燃料循环设施单位有两台低放废物焚烧设施,基本上只焚烧本单位的可燃废物。核电厂至今还没有焚烧设施,个别核电厂[16]曾计划建焚烧设施,但至今仍未落实。我国放射性废物焚烧进展缓慢,可能出于以下原因。

环境风险的原因。放射性废物焚烧会产生飞灰、炉渣和尾气,飞灰和炉渣既有放射性核素又有重金属元素,某些情况下重金属的危害可能大于放射性;尾气中既含有放射性气溶胶又含有化学危险物,如二恶英等。因此放射性废物焚烧设施不但要关注放射性辐射危害,还要关注危险化学物风险。对于单独的焚烧设施,要求对飞灰和炉渣能够做到处理、贮存和处置,或者有处置去向;尾气要求处理净化,排放要求尽可能少,排放量低于根据辐射环境影响评价导出的限值。

由于放射性有机废液产生量相对较少,在很多废物管理文件中很少涉及到此类废物的具体管理措施。如GB14500-2002虽然提到了放射性废有机废液处理措施,但这类废物存在无法处理的情况,如何管理没有明确规定。

焚烧成本的原因。由于炉渣的残留量和对尾气有严格的限值要求,焚烧设施的工艺监测系统越来越复杂,增加了建设成本。高温腐蚀环境下运行,运行成本也很高。处理能力小的焚烧设施,经济效益很差。美国核管会早期在批准核电厂的同时也批准了一座焚烧炉处理设施,并在联邦法规10CRF20.2004节[19]做了具体规定。这种考虑是利用焚烧技术处理各自的废物,放射性排放量不至于附加到其他场址。这样做焚烧设施处理量小,间歇运行,带来了焚烧的成本上升,所以美国核电厂早期的焚烧设施逐渐关停,焚烧废物逐渐集中到了独立的具有很大处理能力的Energy Solution公司和Permafix公司的焚烧炉[20]

正如前文所述焚烧会产生环境污染,焚烧设施是一类“邻避设施”,如果前期没有做好公众参与,或区域补偿措施,设施所在地的公众一般都会反对,国内对垃圾焚烧厂建设的群体性反对不乏案例。

此外,焚烧在控制放射性核素和危险金属释放仍存在一定困难。受监管的核素和危险金属在炉内高温蒸发,一旦冷凝或核聚形成超细颗粒(<0.1μm),即使先进的粒子过滤系统也难将它们捕集[19]

以大数据思维反观农业大数据发展现状,可以用3个方面来总结:第一,以政府行政和资金力量加强全数据样本采集、清洗、共享及维护更新;第二,以市场为导向,调动企业活力研发数据挖掘技术,建立分析模型;第三,以大数据功用最大化为共识,打破行业壁垒,连接数据“孤岛”,通过合作不断挖掘相关关系。

但是,这个豁免参考水平只适用于放射性固体废物。对于放射性有机废液的豁免水平,申请者可能需要参考GB18871-2002附录A1.3的准则,结合放射性有机废液内的核素谱,评价出一套审管当局认可的豁免水平。

4 结论

随着我国核电厂的运行,各电厂累积的废有机溶液越来越多,应该尽早考虑这种废物的最终处理。从放射性有机废液源项、相关的法律法规标准要求、国内外放射性有机废液管理方式等方面考虑,提出以下几点建议。

清单计价的基础也是定额,不过这个定额不是定额计价中的定额,而是企业定额[2]。虽然国家在力推清单计价模式,但如果没有企业定额作为支撑,工程量清单的综合单价还只是由若干个地方定额子目组成,这样做出来的清单报价,也只是穿了马甲的定额而已,不能真正体现企业自主报价。

(4)目前,电渗析法除盐设备需要有专人操作,在自动化方面还有待进一步改进和完善,以适应装置连续运行的需要。

(1)现场贮存是目前可行的方法,但贮存时应该分类收集,放射性废油和废有机溶剂分开存放,放射性废油要尽量分离其中的水份;

(2)放射性有机废液的清洁解控或简单处理后清洁解控是可行的,在清洁解控分析时要注意取样的代表性和核素分析的全面性;

(3)除非有可信的性能指标,放射性有机废液吸附固定产生废物体(包)可以直接处置,否则可以作为焚烧处理的预处理;

◎对乙酰氨基酚 百服咛、泰诺林,别名扑热息痛,也是可以用的,WHO也是推荐使用,但这个药经肝脏代谢,中国乙肝高发,所以在中国建议1岁以下慎用,父母明确无乙肝病史的可以放心用。

(4)焚烧是一种国外应用较多的处理放射性有机废液的技术,应该排除不利因素努力在我国建设集中焚烧处理设施。

随着人口老龄化日益严重,各种神经系统疾病发病率也日益增加。脑卒中作为最常见的神经系统疾病,70%~80%的患者会留下残疾而需要接受康复治疗[1],脑卒中康复是降低患者致残率的关键环节[2],而且康复治疗时间越早,康复效果越显著[3] ,重要的是可以减少并发症[4]。而肢体残疾是所有残疾中发生率最高的一种[5],因此对各种疾病引起的肢体残疾患者采取及时的康复治疗就显得尤为重要。多年来,国内外学者也在不断加强对康复训练方法和训练效果的研究,推动肢体残疾患者康复治疗的发展。

本文只讨论了核电厂的放射性有机废液,实际上研究院所放射化学实验室产生的废有机闪烁液、核燃料循环设施运行产生的废萃取有机溶剂数量也较多,我国对这类废物的处理处置还没有解决,废物管理者应该积极从技术研发和法规修订来解决此类问题。

全市规模化棚膜园区面积少,规模化程度不高,大部分棚膜园区生产存在品种多、乱、杂等问题,不利于产品销售,很难形成规模效应。同时,温室面积少,冬季的生产能力较弱。

参考文献

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[6]周连泉.放射性污染有机闪烁液的处理[J].辐射防护通讯,1994,14(1):33-38.

[7]包良进,张言,夏明旭,等. 一种新的放射性废液吸收技术[R].中国厦门:核化工三废处理处置学术交流会,2007.

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[18]Jean-François Boissonneau, Marc Philippe, Jean-Pierre Delplanque. Safety assessment of the CENTRACO installation[R]. https://www.eurosafe-forum.org/sites/default/files/pe_329_24_1_a1.pdf.

[19]National archives and records administration, code of federal regulations 10CRF20[S].Washington: U.S.government printing office(1993).

[20]A.Richard Diederich,Michael.J.Akins. Radioactive waste incineration: status report[R]. Phoenix,AZ: WM2008conference,2008.

 
甘学英,蒋婧,祝兆文,马驰
《核安全》 2018年第01期
《核安全》2018年第01期文献

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