放射性废物处理与处置.pptx

1、,放射性废物处理,培训老师：陈莉二一年十二月,目录,放射性废物管理放射性废物的分类放射性废物的产生和废物最小化气载和液体低中放废物的处理废物的减容处理焚烧和压实低中放废物固化技术放射性污染的去污核设施的退役低、中放和极低放废物的处置核电站废物的处理,第一章 放射性废物管理,核能是一种高度浓缩的能源。核能的开发利用给人类社会带来 巨大的经济效益和社会效益，同时也会产生废物，称之为核废物。,放射性废物又称核废物，是指任何含有 放射性物质或被放射性物质污染，并且其活度或活度浓 度大于审管部门规定的清洁 解控水平，预期不会再利用 的废弃物。,放射性废物以各种形式存在，其物理和化学特性、放射 性浓度或活

2、度、半衰期和毒性 差别很大。放射性废物与别的 有害物质或一般废物不同，它 的危害作用不能通过化学、物 理或生物的方法消除，而只能 通过其自身固有的衰变降低其 放射性水平，最后达到无害化。,第一章 放射性废物管理,放射性废物管理目的采取一切合理可行的措施管理放 射性废物，确保人类健康及环境不 论现在或将来都得到足够的保护，并不给后代增加不适当的负担。环境保护要求确保各项放射性废物管理活动符合国 家有关环境保护政策和要求，有利于经济、社会的可持续发展。为保护环境，放射性废物管理设施应 与主体工程同时设计，同时施工，同时投 入运行。,放射性废物管理定义 放射性废物的预处理、处理、整备、运输、贮存和处

3、置在 内的所有行政管理和运行活 动。通常把有潜在利用价值 的放射性污染设备与材料的 管理和退役与环境整治也包 括在放射性废物管理范围内。辐射防护要求采取有效的控制措施，确保放射性废物及其管理活动所引起的对工作人员和公 众的辐射照射不超过国家有关法规和标准 的规定，并保持在可合理达到的尽量低水 平。,放射性废物管理基本原则：保护人类健康保护环境保护后代考虑境外影响遵守国家法律和法规放射性废物产生的最少化废物管理个步骤的关系确保废物管理设施的安全,第一章 放射性废物管理,95版与2002版不同的基本原则：超越国界的保护不给后代造成不适当的负担纳入国家法律框架控制放射性废物产生兼顾放射性废物产生和管

4、理各 阶段间的相依性,放射性废物管理的辐射防护与安全，应贯彻电力辐射防护和辐射源安全的基本标准所提出 的要求：实践的正当性防护与安全最优化 个人剂量与危险限值干预的正当性和干预措施最优化,第一章 放射性废物管理,第二章 放射性废物的分类,为实现放射性废物的安全、经济、科学的管理，必须对放射 性废物进行合理分类。放射性废物的分类对废物的产生、处理、整备、贮存、运输 和处置的各步骤，以核设施退役，都将产生有重要影响。因此，一个合理的废物分类体系应符合：满足安全管理放射性废物的要求，保护当代和后代人健康，保护环境；符合国家法律和法规要求；不给废物产生者和国家增加不适当的负担；具有现实可行的技术基础；

5、适合有关部门的实施，具有可操作性；为公众所接受；与国际放射性废物分类体系相接轨。,放射性废物可按废物的物理化学形态、放射性水平、放射性废物来源、半衰期、辐射类型、处置方式、毒性、释热性、剂量率、同位素组分等进行分类。目前，国际上尚无统一的放射性废物分级原则，世 界各国均根据本国情况拟定自己的分级方案。国际原子能机构(IAEA)在1970年提出了一个分类系 统，这个分类系统基于辐射防护要求，按物理状态将放 射性废物分为液体、气体、固体三类，然后再按比活度 将每类分成若干级别。,第二章 放射性废物的分类,国际原子能机构1970年推荐的放射性废物分级标准,第二章 放射性废物的分类,我 国 的 放 射

6、 性 废 物 分 类,第二章 放射性废物的分类,第二章 放射性废物的分类,排除、豁免和解控排除：是指有些辐射是不必控制 的。豁免：将确认符合规定的豁免准 则或豁免水平的辐射实践活动和（或）其一个设计的辐射源，经 审管部门同意后免于遵循辐射发 给农户和辐射源安全标准及规章。解控：经过去污、清污、熔炼等 措施，低于或达到审管机构所规 定的活度浓度限值之后，从核审 管控制中解脱出来。,极低放废物是放射性水平比和豁免水 平略高的低放废物，其放射 性污染水平虽然超过审管机 构规定的清洁解控水平，但 因为放射性水平很低，采用 简易包装盒建议填埋，可以 处置在浅土地填埋场中，覆 土压实后，监控比较短时间（一

7、般30年），场址就可以 开放使用。,核燃料循环是指核燃料的 生产、使用、贮存、后处 理提取铀和钚、再制造核 燃料、直接处置乏燃料、放射性废物的处理与处置 等一系列的工艺过程。,第三章 放射性废物的产生和废物最小 化,绝大多数放 射性废物产 生于核燃料 循环过程。,核燃料 循环前 段废物,反应堆 运行废 物,核燃料 循环后 段废物,核设施 退役废 物,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,放射性同 位素和核 技术利用 废物,核燃料循环前段废物前段包括铀矿的开采、水冶、精制、富集和燃料制 造，所产生的放射性废物主要为采矿时产生的废矿 石、水冶时产生的尾矿砂和选矿产生的矿泥、铀精 练和元件加工过程产

8、生的氟化钙/废石墨/铀屑、铀富集过程产生含氟污染物等。这些废物中，采矿 和水冶产生的废物量较大，但放射性水平比较低。,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,反应堆运行废物反应堆运行是核燃料循环的中间环节，主要产生中、低废物。废物核素主要来源：裂变过程和活化过程。,活化过程产生的放射性核素大多为短寿命核素。裂变过程产生的放射性核素以长半衰期为特征。裂变产物和活化产物构成反应堆冷却剂放射性主,要来源，通过蒸汽发生器传热管和有关设备泄漏、冷却剂的净化等过程造成辅助系统和二回路系统的 污染，产生各种废物。包括气载废物、液体废物和 固体废物。,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,核燃料循环后段废物核燃

9、料循环后段产生的废物以高放废物和长寿命低 中放废物为主。关注的主要核素为239Pu、237Np、,241Am、129I、,99Tc、90Sr、137Cs等核素。,乏燃料贮存 乏燃料后处理乏燃料直接处理,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,核设施退役废物退役是核设施使用期满或因其他原因停止服役后，为了工作人员和公众的安全以及环境保护而采取的 活动。退役核设施经过去污和完成设备与厂房的拆 除，使设施场址可无限制开放和利用或有限制开放 和利用。退役废物有固态、液态和气载放射性废物。固体 废物以低污染的金属和混凝土碎块为主要，其放射 性污染程度差别较大。,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,第三章

10、 放射性废物的产生和废物最小化,3.1 气载放射性废物的处理废物最小化是指废物量（体积和重量）和活度（废物中放射性核 素含量）合理可达到的最小。是放射性废物管理的基 本原则之一。,废物最下化的意义保护人体健康和环境，有重要的环境效益和社会效 益，有利于核事业持续发展。,减少企业处理和处置废物负担，有重要的经济效益；促进企业文明生产和管理水平的提高。,第三章 放射性废物的产生和废物最小化,废物最小化的方法,优化管理,减少源项再循环和再利用 减容处理,减少废物产生措施,已产生废 物的处理 措施,3.1 气载放射性废物的处理,气载废物和液体废物体积大，必须做浓缩和净化处理，使废 气和废水的大部分体积

11、净化达到安全排放标准后排放到大气 和水体中，对浓缩物则实施固化处理，实现安全处置。净化和浓缩是放射性废气和废液的重要减容工艺措施。,4.1 气载低中放废物的特点放射性气载废物中含有活化和裂变产生的人工放射 性核素和天然放射性核素，通常以气体、气溶胶和 悬浮物等形式存在。放射性气溶胶是造成人体内照射的主要因素。气载放射性废物中存在的核素主要有：碘、氪、氙、氡、氚、碳、铯、钌等。,第四章 气载和液体低中放废物的处理,第四章 气载和液体低中放废物的处理,4.2 气载放射性废物的处理,目的去除或降低放射性 污染物，保护工作 人员、公众和环境。,方法通风法 衰变贮存 低温回收 干法除尘 湿法除尘 吸附过

12、滤,厂房区域排风,工艺排气,蒸发浓缩法 离子交换法,方法,第四章 气载和液体低中放废物的处理,4.3 低中放废液的净化处理,目的去除放射性核素，达到 可以排放或再利用；浓缩减容；改变性状，一边安全贮 存和后续的处理及整备。,膜技术,电渗析法 反渗透法 超滤固液相分离预处理,化学沉淀法常用处理,方法,化学沉淀将适当化学絮凝剂加进待处理废液中，经搅拌后发 生水解、絮凝、胶体吸附后进入沉淀泥浆中，以达 到分离、去污、浓缩废液的目的。絮凝剂种类很多，主要有AlSO4氯化铁、Al(OH)3、磷酸盐、。化学沉淀法操作简单，费用低廉，减容效果低，但 去污效果较低(去污系数10)。,第四章 气载和液体低中放废

13、物的处理,蒸发浓缩将待处理废液送入蒸发器加热管中，将工作蒸气通入加热管外侧空 间，通过对管壁加热将管中废液加热沸腾，使水蒸发、冷却、凝结 后排放或再处理后排放，蒸发残液经固化后处置。该方法优点是：浓缩效果较好(浓缩倍数为几十至几百倍)，处理效率较高，去污效 果较好(去污系数为104106，属各种方法之首)，特别适合处理含 盐较高(200300g/L)成分复杂，且浓度变化较大的废液，但是处理费用较高，不适于处理含结垢、泡沫性、腐蚀性、爆炸性的废液。用于蒸发处理废液的蒸发器种类繁多、有釜式蒸发器，自然循环蒸 发器(横管式、竖管式)、强制循环蒸发器、蒸汽压缩蒸发器、多效 蒸发器、擦膜式降膜式蒸发器等

14、，其中以自然循环蒸发器的应用最 广泛。,第四章 气载和液体低中放废物的处理,离子交换法以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子间发生交换的分离方法，即采用离子交换剂从待处理废液中有选择地去除放射性核素，从而 净化废液的一种处理方法。以阳离子交换树脂为例，可用下式表示：R-H+M+=R-MH+R-OH+N-=R-NOH-式中R-代表离子交换剂基体，H+(OH_)代表离子树脂可交换的离子，M+（N-）代表溶液中可交换的阳离子(阴离子)。离子交换剂可分为有机和无机两大类，在有机离子交换剂中应用最 广泛的是离子交换树脂，例如苯酚、甲醛等聚合物、苯二烯、二乙 烯苯等共聚物。,第四章 气载和液体低中放废物的

15、处理,排放要求向环境排放的放射性废 气、废液，必须合格国家 相关法律、法规要求。中华人民共和国放射性污染防 治法电离辐射防护与辐射安全基本 标准（GB18871-2002）放射性废液管理规定（GB14500-2002）,4.4 流出物排放放射性流出物从核设施或放射 性实验室通过以气体或液体形式排入环境 的放射性物质。流出物通常分为气 载流出物和液体流出 物。,第四章 气载和液体低中放废物的处理,废液处理方法效能比较,第四章 气载和液体低中放废物的处理,4.5 有机废液的处理,有机废液指废萃取剂TBP/煤油、废机油、润滑油等，具有易燃、易挥发以及易辐射 分解、热分解、生物降价 等特性。这类废液必

16、须与 一般废液分开存放、处理。,处理方法TBP/煤油焚烧处理法TBP回收再利用吸收剂吸收处理水泥固化,第五章 废物减容处理焚烧和压实,随着核电和核技术的发展，低中放固体废物的日益 增多，废物的减容越来越受到人们的重视。焚烧和 压实是放射性废物减容的重要措施。放射性废物焚烧是将可燃性废物氧化处理成灰烬或 灰渣。对于低放可燃性废物，焚烧是理想的高效减 容技术。焚烧处理优点可获得较高的减容和减重比，减少贮存和处置所占场地以及运输、贮存和处置 费用；实现废物无机化转变，免除热分解、辐 射分解、腐烂、发酵和着火可能性，提 高废物贮存、运输和处置的安全性；可回收239Pu和235U等贵重易裂变物质。,压实

17、减容借助机械力使废物密 实化，提高废物的整 体密度。,压实减容优点建造投资和运行费用 低，对场址要求不高；设备简单，运行方便，维护保养简单，易实 现自动化；二次废物极少。,第五章 废物减容处理焚烧和压实,第五章 废物减容处理焚烧和压实,第五章 废物减容处理焚烧和压实,5.1 焚烧工艺过程和设备焚烧工艺过程可分为：分拣、破碎、进料、焚烧、排灰、烟气冷却、烟气净化等过程。其工艺流程 见下图。,第五章 废物减容处理焚烧和压实,5.2 焚烧炉的类型过量空气焚烧炉控制空气焚烧炉热解焚烧炉旋转炉高温熔渣炉硫化床炉熔盐炉,第五章 废物减容处理焚烧和压实,5.3 湿法氧化湿法氧化又称湿燃烧法，也是一种焚烧法。

18、主要利用热浓 硫酸、浓硝酸和过氧化氢催化氧化分解有机物。酸煮解过氧化氢催化氧化,5.4 焚烧处理的安全问题放射性废物焚烧存在的安全问题：腐蚀燃烧不稳定，温度起落幅度大，局部过热燃烧不完全，发烟量大着火辐射防护临界安全问题环境影响评价二次废物量应急机制,第五章 废物减容处理焚烧和压实,第五章 废物减容处理焚烧和压实,5.4 废物的压实减容压实是低、中放固体废物一种容易实现、安全可靠的减容办 法。压实减容的效果与废物材质、压实机压头吨位和回弹等因素 有关。压缩减容效果，用减容比(或减容倍数)表示，即为处理前后 废物体积之比，减容比越大，减容效果越好。压缩处理的减 容比一般为210。废压实过程过程中

19、，回弹现象是影响压实减容的重要障碍，回弹率与材质施压压力、时间有关。,压缩机类型很多，有在桶内压缩，有压缩后装桶。从结构来分，有：,单向压缩机 三向压缩机 卧式压缩机 立式压缩机,按压力大小可分为：,低压压缩机(几十100t压力)中压压缩机(几百1000 t压力)高压压缩机(几千吨压力),第五章 废物减容处理焚烧和压实,水泥固化目的把放射性核素牢固结 合到稳定的、惰性的 基材中，满足安全处 置的要求。,水泥固化将放射性废物与水泥 均匀搅拌成糊状，凝 结后失去流动性，逐 渐硬化成为固化体，进行贮存或处置,第六章 低中放废物固化技术,水泥固化的基材水泥固化常用添加剂,水泥固化特性水灰比 盐灰比 流

20、动度 凝结时间 泌水性 水化热,6.1 水泥固化,第六章 低中放废物固化技术,水泥固化体性能,抗浸出性 机械强度 耐辐照性 热稳定性,水泥固化工艺桶内混合桶外混合冷压水泥固化热压水泥固化聚合物浸渍混凝土固 化废物固定,水泥固化应用我国已开发出多种水 泥固化配方并应用到 现在役的核电站和研 究堆。水泥固化优缺点,第六章 低中放废物固化技术,第六章 低中放废物固化技术,6.2 沥青固化沥青固化中低废物的特点沥青固化工艺沥青固化产品性能沥青固化的应用情况沥青固化的优缺点,聚酯固化环氧树脂固化 聚苯乙烯固化,聚乙烯 固化聚氯乙烯固化脲醛固化,第六章 低中放废物固化技术,6.3 塑料固化塑料固化工艺,第

21、六章 低中放废物固化技术,6.4 改进的低中放废物固化处理技术可移动处理装置玻璃固化低中废物压实固化改进废树脂固化技术高整体性容器直接包装和处置,第六章 低中放废物固化技术,6.5 水力压裂法是一种水泥固化和处置相结合的方法，适用于处理中低放 废液和泥浆废物。水力压裂对场址选择有严格要求，并在 实施过程采取多种监测措施。我国821厂在上世纪80年就开始水力压裂研究。6.6 大体积浇注法是一种水泥固化和处置相结合的方法，适用于处理中放废 液。我国已开展大体积浇注的配方和工艺研究。,去污用物理、化学或生物的 方法去除或降低放射性污 染过程。去污需要花费代价，人 体可能受到辐射照射，还 会产生二次废

22、物去污效果用去污率、去污因子、去 污指数表示。,去污的作用和意义降低放射性水平，减少工作人 员受照剂量，保护公众和环境；便于维修和拆卸活动，降低屏 蔽和远距离操作的要求；降低或消除对探测的干扰影响；使设备、工具、材料、建筑物 和场址有可能再利用；减少废物贮存、运输和处置的 费用减少需要处置废物的体积或使 废物可以降级处理；有可能回收易裂变材料；方便事故处理和退役活动。,第七章 放射性污染的去污,7.1 去污基本概念,第七章 放射性污染的去污,7.2 去污方法选择原则去污方法选择原则去污方法选择要重视安全性、经济性 和可实现性，应优选：去污效率高，能快速有效地去除放 射性；安全可靠，没有或只有少量有害物 释入环境，无燃爆危险；不会因腐蚀而导致泄漏；产生二次废物少，二次废物易于处 理与处置；适合现场情况和条件；设备易得，操作容易掌握；成本较低。,第七章 放射性污染的去污,化学法化学凝胶去污法泡沫去污法可剥离膜去污法超临界萃取去污法电化学法废金属熔炼,7.3 去污方法机械-物理法吸尘法机械擦拭法高压射流超声去污激光去污等离子体去污生物去污法,