课件：第五章放射性污染及其控制.ppt

第五章 放射性污染及其控制,环境082 王冕,目录,一 概述 二 辐射剂量学基础 三 放射性废物与防护标准 四 放射性废物处理技术 五 放射性污染去污技术,一、概述,1.定义 放射性污染是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。,2.来源,放射性物质,天然辐射源 （天然本地辐射）,人工辐射源,宇宙辐射,地球内放射性物质,人体放射性物质,核试验放射性污染,核能、放射性同位素生产 核材料贮存、运输 放射性固体废物处理与处置 核设施退役,3.1辐射对细胞的作用及生物效应,A.影响因素分为物理因素和生物因素 辐射与细胞作用的物理因素主要是指辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率以及照射方式等。 辐射与细胞作用的生物因素主要是指生物体对辐射的敏感性。 B.辐射的生物效应可分为躯体效应和遗传效应 躯体效应：细胞死亡或减少，阻碍细胞分裂；恶心、呕吐；皮肤生红斑或溃疡；癌症发病率高。 遗传效应：基因突变，导致后代身体有缺陷,3.2辐射对人体的危害,辐射对人体的危害主要表现为急性放射病和远期影响。 1.急性放射病 急性放射病是由大剂量的急性照射所引起的，多为意外核事故、核战争所造成。按射线的作用范围，短期大剂量外照射引起的辐射损伤可分成全身性辐射损伤和局部性辐射损伤。 2.远期影响 辐射危害的远期影响主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体健康的影响，多属于随机效应。长期积累可能会出现白血病、恶性肿瘤、白内障、生长发育迟缓、先天畸形等,二 、辐射剂量学基础,1. 放射性活度（A）：单位时间内放射性原子核所发生的核衰变数。单位贝可Bq 2. 照射量（X）：表示射线X射线在空气中产生电离能力大小的辐射量。 3. 吸收剂量（D）：单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。 4. 剂量当量（H）: H=DQN 5. 有效剂量当量： 6. 集体剂量当量和集体有效剂量： 7. 待积剂量当量,三、放射性废物与防护标准,1.放射性废物及处理途径 放射性废物是含有放射性核素或被放射性核素所污染，其浓度或比活度大于审管部门确定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。 放射性废物处理基本途径是将气载和液体放射性废物作必要的浓缩及固化处理后，在与环境隔绝的条件下长期安全地存放。净化后的废物则可有控制地排放，使之在环境中进一步弥散和稀释，固体废物则经去污、装备后处置，污染物料有时可经去污后再循环利用。,2.放射性废物的来源和分类,（1）放射性废物的来源和特点 1.放射性废物的来源 按使用方法分，放射性废物主要有核设施、伴生矿和和技术应用三个来源。 2.放射性废物的特点 （1）长期危害性 （2）处理难度大 （3）处理技术复杂,（2）放射性废物的分类,1.国家分类标准 我国根据国家原子能机构（IAEA）提出的放射性废物分类的建议，修订颁布了放射性废物分类标准（GB133-1995）。该标准从处理和处置角度，按比活度和半衰期将放射性废物分为高放长寿命、中放长寿命、低放长寿命、中放短寿命和低放短寿命五类。寿命长短的区分按半衰期30年为限。,2.其他分类方法 按放射性核素半衰期长短分为长半衰期（大于100天）、中半衰期（10100天）、短半衰期（小于10天）。这种分类方法是利用半衰期的含义，便于采用贮存法去除放射性沾污。因为任何一种放射性核素，当其经过10倍半衰期之后，其放射性强度将低于原来强度的11000，对短半衰期废水，采用贮存法将是一种简单而又经济的出来措施。 此外尚有按射线种类分为甲、乙、丙种放射性废物。按废液的ph值分为酸性放射性废水、碱性放射性废水等，但较少采用。,（3）放射性废物的处理原则,国际原子能机构（1AEA）在放射性废物管理原则中提出了九条基本原则： （1）保护人类健康：工作人员和公众受到的照射在国家规定的允许限值之内。 （2）保护环境：确保向环境的释放最少，对环境的影响达到可接受的水平。 （3）超越国界的保护：保护他国人员健康和环境影响。及时交换信息和保证越境转移条件。,（4）保护后代：后代的健康。 （5）给后代的负担：不给后代造成不适当的负担。应尽量不依赖于长期对处置场的监测和对放射性废物进行回取。 （6）国家法律框架：放射性废物管理必须在适当的国家法律框架内进行，明确划分责任和规定独立的审管职能。,（7）控制放射性废物产生：尽可能少。 （8）放射性废物产生和管理间的相依性：必须适当考虑放射性废物产生和管理的各阶段间的相互依赖关系。 （9）设施的安全：必须保证放射性废物管理设施使用寿期内的安全。 据此原则我国制定了放射性废物管理的40字方针：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。,3.环境放射性防护标准,为了有效地进行核安全与辐射环境监督管理，我国在学习和借鉴世界核先进国家的经验，并参照IAEA制定的核安全与辐射防护法规、标准的基础上，结合我国国情，在较短的时间内组织制定发布了一批核安全与辐射环境监督管理的条例、规定、导则和标准，初步建立了一套具有较高起点，并与国际接轨的核安全与辐射环境管理法规体系。,1960年2月，发布了我国第一个放射卫生法规放射性工作卫生防护暂行规定。依据此法同时发布了电离辐射的最大容许标准、放射性同位素工作的卫生防护细则和放射性工作人员的健康检查须知三个执行细则。1964年1月，发布了放射性同位素工作卫生防护管理办法；1974年5月发布了放射防护规定（GBJ8-74）集管理法规和标准为一体；1984年9月5日发布了核电站基本建设环境保护管理办法；1988年3月11日发布辐射防护规定（GB 8703 -88）；1989年10月施行放射性同位素与射线装置放射防护条例；2003年10月1日施行中华人民共和国放射性污染防治法。 我国现已发布实施的辐射环境管理的专项、标准等计50多项。,4.辐射防护一般措施,外照射的防护 距离防护：实际操作应尽量远离放射源 时间防护：工作人员须熟悉操作，尽量缩 短操作时间，从而减少所受辐射剂量。 屏蔽防护：是射线防护的主要方法，依射线的穿透性采取相应的屏蔽措施。 内照射的防护 防止呼吸道吸收 防止胃肠道吸收 防止由伤口吸收,四、 放射性废物处理技术,1.放射性固体废物处理技术 放射性固体废物种类繁多，可分为湿固体（蒸发残渣、沉淀泥浆、废树脂等）和干固体（污染劳保用品、工具、设备、废过滤器芯、活性炭等）两大类。为了减容和适于运输、贮存和最终处置，要对固体废物进行焚烧、压缩、固化或固定等处理。,（1）固化技术 固化是在放射性废物中添加固化剂，使其转变为不易向环境扩散的固体的过程，固化产物是结构完整的整块密实固体。 通常，固化的途径是将放射性核素通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；或者通过物理过程把放射性核素直接掺入到惰性基材中。,固化的一般要求 固化的目标是使废物转变成适宜于最终处置的稳定的废物体，固化材料及固化工艺的选择应保证固化体的质量，应能满足长期安全处置的要求和进行工业规模生产的需要，对废物的包容量要大，工艺过程及设备应简单、可靠、安全、经济。对固化工艺的一般要求，高放废物的固化应能进行远距离控制和维修；低、中放废物的固化操作过程应简单，处理费用应低廉。理想的废物固化体要具有阻止所含放射性核素释放的特性，其主要特性指标如下：低浸出率、高热导率、高耐辐射性、高生化稳定性和耐腐蚀性、高机械强度、高减容比。,常用固化方法,（2）减容技术 固体废物减容的目的是减少体积，降低废物包装、贮存、运输和处置的费用。处理方法主要有两种：压缩或焚烧。,压缩 压缩是依靠机械力作用，使废物密实化，减少废物体积。压缩处理操作简单，设备投资和运行成本低。 压缩可分为：常规压缩和超级压缩 焚烧 焚烧时是将可燃性废物氧化处理成灰烬（或残渣）的过程。 焚烧分为干法焚烧和湿法焚烧，前者如过剩空气焚烧、控制空气焚烧、裂解、流化床、熔盐炉等；后者如酸煮解、过氧化氢分解等。,2.放射性废液处理技术,核工业放射性工艺废液一般需要多级净化处理，低、中放废液常用的处理方法有絮凝沉淀、蒸发、离子交换（或吸附）和膜技术（如电渗析、反渗透、超滤膜）。高放废液比活度高，一般只经过蒸发浓缩后贮存在双壁不锈钢贮槽中。,絮凝沉淀 该法简便，成本低廉，在去除放射性物质的同时，还去除悬浮物、胶体、常量盐、有机物和微生物，一般与其他方法联用作为预处理方法。缺点是放射性去除效率较低，一般为50%70%，去污因数最多只有10左右，且产生含大量放射性的污泥。,蒸发 蒸发的突出优点是净化效率较高，一般去污系数可达到105，但蒸发不适合处理含易起泡物质和易挥发核素的废水，且蒸发耗能大，处理费用较高。,膜分离 与其他传统的分离方法相比，膜分离具有过程简单、无变相、分离系数较大、节能高效、可在常温下连续操作等特点。可分为反渗透、电渗析、微滤和超滤等。 离子交换和吸附 在处理中、低放射性废水时，离子交换树脂对去除含盐类杂质较少的废水中放射性离子具有特殊的作用。,五、 放射性污染去污技术,1.概述 放射性污染是指沉积在材料、结构物或设备表面的放射性物质。大致分为机械沾污、物理吸附和化学吸附。 去污的定义 放射性去污定义为用化学或物理方法除去沉积在核设施结构、材料或设备内外表面上的放射性物质。,去污的目的 去污总的目的是去除放射性污染物，降低残留的放射性水平。 去污的目的一般分为：为运行管理和检修的去污；为退役进行的去污；为废物治理进行的去污；为长期监护进行的去污；为环境整治进行的去污；为其他目的进行的去污。 去污技术 有四种基本工艺类型：化学去污、人工和机械去污、电抛光去污和超声去污。,2.化学去污技术 化学去污原理是用化学溶剂去除污染部件带有的放射性核素污染物、油漆涂层或氧化膜层，达到去污目的。 化学去污的优缺点 优点:化学试剂易得，适用于难以接近的表面的去污，所需工作时间少，且通常可遥控操作，产生放射性废气较少，一般清洗液经处理可回收再用。因其简单可靠，去污效率能满足要求，目前是主要的去污方法。 缺点：对粗糙、多孔的表面去污效率低，清洗废液体积较大，产生组分复杂的混合废水。,化学去污常用试剂 按照化学去污试剂的性质和类型可分为水（水蒸气）、酸、碱、盐或络合剂、氧化剂和还原剂、去垢剂和表面活性剂；按照对去污对象的腐蚀性可分为非腐蚀性、低腐蚀性和强腐蚀性化学去污剂等。 化学去污常用工艺 通常的化学去污工艺有浸泡法、循环冲洗发、可剥离膜去污发、泡沫去污发和化学凝胶去污发等。 3.机械去污技术