城市放射性废物库设计探讨.docx

城市放射性废物库设计探讨张伯明，张蕊雪，王凤英( 江苏省辐射环境监测管理站，南京210036)摘 要: 针对江苏省放射性废物的特点，提出城市放射性废物库库型、吊装工具、防洪抗震、安全防御及污染防治等方面的设计方案，既保证江苏省放射性废物和废旧放射源 能得到安全收贮，又确保库区环境不受污染，促进江苏省核技术利用企业的发展。关键词: 放射性; 废物库; 设计废物库收贮的放射性废物主要有以下 4 种类型。( 1) 废旧放射源废旧放射源包括 源、 源、 源和中子 源，主要有: 137 cs、60 co、90 sr、241 am、85 kr、226 ra、131 ba、106 ru、63 ni 等 20 余种放射性核素。其中最 常见的是137 cs、60 co、90 sr、241 am 等，单源放射性 活度多低于 3. 7 1010 bq。前言1江苏省是核技术利用大省，全省共有涉源单位千余家，在用放射源 8000 余枚，每年产生 废旧放射源约 300 枚，废物 3 5t。省城市放射 性废物库 1992 年建成，截止 2008 年 6 月份， 已安全收贮了全省闲置、废弃的放射源 6690 枚 和 14. 2t 废物，为消除放射性废物和废旧放射 源的安全隐患作出了巨大贡献，但也逐渐暴露 出库容小、结构不合理、 配套不完善等缺陷。 根据国家发改委办公厅 关于全国放射性废物 库建设部分子项工程概算核定意 见 的 复 函( 发改办投资 200623381 号) 和省发展改革 委 关于江苏省城市放射性废物库迁建及配套 实验楼工程初步设计的批复 ( 苏发改投资发2008274 号) 有关批复精神，2008 年新的 省城市放射性废物库在句容新建。( 2)放射性污染的物料主要包括被污染的金属和非金属材料，如工作服、劳保用品、纸张、棉纱、布料、塑料 和玻璃器皿等，还包括桶装和罐装放射性固化 体，所含的主要污染核素包括90 sr、137 cs、125 i、131 i及其他短寿命核素。( 3)放射性污染的工具设备这类废物主要有污染的仪表、管道、手套箱、工作台等工具设备以及过滤芯子，其中所 含的核素主要为90 sr、137 cs、238 u、232 th 等。研( 4)实验用动物尸体和植株究源项调查2主要来自卫生、医疗、防疫、军事等科研部门，如实验用鼠、猴尸体及植株，其中所含 的主要核素为90 sr、125 i、3 h、147 pm 等。与根据核技术利用放射性废物的特点及对江苏省放射性废物及放射源调查的结果，放射性探讨表 1 放射性废物和废旧放射源中常见核素的辐射特性衰变方式分支比 ( % )辐射能量 ( mev)核素半衰期137 cs60 co : :30. 17a5. 26a( 100)1. 176、0. 5140. 315 ( 100): 1. 17、1. 33: 4. 87、4. 60 : 0. 01861226 ra3 h90 sr241 am-be125 i ( 100)1620a12. 33a28. 1a433a59. 7d ( 100)( 100) :0. 546:4. 30. 035 0. 027 ( 100) : 0. 6065、0. 336131 i8. 04d ( 100): 0. 284、0. 364、0. 637: 0. 034. 016、3. 957、3. 8434. 196、4. 149232 th238 u1. 4 1010 a4. 51 109 a ( 100) ( 99)等，废物库内将废物和废源进行分区布置、存贮。靠近废物装卸厅贮存源强小、半衰期短的 废物或废源，远离废物装卸厅贮存源强大、半 衰期长的废物或废源，以有利于废物的回送， 又尽可能减少工作人员的照射危害。废源区分 为强源坑和弱源坑。废物区域分为三个相应的 小分区。其中: 废物一区用于贮存含有长半衰3废物库设计放射性废物库废物贮存按原则上不超过 5年管理，废物库安全运行期 50 年。 建筑面积1341 m2 ，有 效 容 积 为 1200 m3 ，还 包 括 办 公、 生活用房、实验室、变配电室、水泵房、消防 水池、洗消等配套设施。( t1 /2 5 a )或比活度较大的放射性废 物;3. 1库型设计为了安全、有效地贮存核技术应用产生的期废物二 区 用 于 贮 存含有中等半衰期 ( 60 d t1 /2 5 a) 或中等比活度核素废物。江苏省放射性废物库存 贮 坑 总 计 40 个，放射性废物及废旧放射源，并方便废物的回取和转运，同时考虑到库址的环境特点，设计采 用半地 下 式 库，废物库坑和废源库坑分 区 建 设，库坑盖板为预制钢筋混凝土结构。为了使放射性废物与废放射源的贮存既有 统一性又 有 独 立 性，且便于操作管理、 运 行m3 。 总 有 效 库 容 约 为总 容 积 为1722. 71200 m3 ，有效库容比为 0. 7 。废物和废源分区贮存表见表 2 。研表 2废物、废源分区贮存表究分区布置半衰期比活度库坑个数几何容积 ( m3 )与中等半衰期废物二区中等比活度6263. 2( 60d t 5a)1 /2探长半衰期( t1 /2 5a)废物一区比活度较大放射性废物14614. 1讨活度较低的废源以及暂时不用的放射源等存放活度较强的废放射源弱源坑14614. 1强源坑6231. 340废物库库坑的盖板采用 “t ” 型 楔 边 盖板，以对库坑中废物和废源的放射性进行 屏 蔽，盖板互相搭接，形成咬合缝，避免在库坑 与大厅之间形成直通缝，以避免对操作人员的 辐射照射。废物库盖板及内墙使用难沾污、易 去污的涂料。安全防御设计为了达到纵深防御的目的，对废物库层层 设防，防止外来人员自废物库外非法闯入。第 一层为废物库周界和门、窗入侵报警系统。整 个库区的围墙顶部设置高度不低于 0. 8 m 的电 子围栏。当入侵者试图入侵时，电子围栏产生 的脉冲 高 压 信 号，达到安全隔离和防范的 目 的。废物库外墙上装设红外对射探测器，用于 封锁废物库外窗，当有人从窗户翻越进入废物 库，红外光束被遮挡，发出报警，报警信号传 输至办公生活用房的监控室主机上，在废物库 的物流门和排风机房门上设置门磁，当有人从 库房门进入库内时，门打开的同时发出报警， 报警信号传输至控制室的报警主机上。第二层 为库内入侵报警系统库房内设置红外微波双鉴 探测器，当有人闯入库内时发出报警，报警信 号传输至控制室的报警主机上。以上任何一种探测手段报警的同时自动开 启相应的摄像机和保安照明，摄像机能够通过 监控室的报警主机进行控制，向保安值班人员 提供必要的直观的图像信息，以便监视、记录 废物库内人员或车辆的进出活动情况。一旦发 现外来 人 员 入 侵，保安人员可以及时采取 行 动。平 时保安人员可通过主机键盘进行 布 / 撤防。3. 43. 2吊装工具设计对普通双梁行车进行改造后，由于采用了纯机械自动抓具、钢性伸缩机构、变频调速技术以及远程控制设备，行车运行的精度小 于6 mm，吊装过程实现自动化远程操控，抓具更 换也更加便捷。减轻了工作量，避免了不必要 的辐射照 射，满 足 “辐射防护三原则” 的 设 计要求。3. 3 防洪抗震设计库区地形较为复杂，起伏较大，故竖向设 计采用台阶式布置形式。平土方式采用重点式 平土。将库区分成 53. 00 m 和 49. 00 m 两个平 台。在 53. 00 m 平台布置废物库及洗车设施， 在 49. 00 m 平台布置库区办公管理及生活设 施、消防设施。雨水采用有组织的明沟排水: 废物库南面坡脚设有场地排水沟，坡顶设有截 水沟，将雨水引至废物库东侧自然山沟中; 入 库道路挖方边坡内侧设有排水沟，将办公区南 侧山坡雨水汇集后，排至实验室及变配电室东 侧自然山沟中。对废物库南侧、库区出入口东 侧以及办公及生活设施区周边部分场地平整形 成的填挖边坡，采用浆砌片石护坡进行防护。房屋在外墙四角、楼梯间四角、较大洞口 两侧、大房间内外墙交接处设构造柱，构造柱 与墙体间设拉结筋，保证墙体在地震作用下的 稳定。除边梁外，梁中线均与柱中线重合。满 足强剪弱弯、强节点、强连接要求，增强建筑 物在地震作用下的延性，避免脆性破坏。框架 柱与非承重墙之间设置拉结筋，在墙高中部或 门窗洞顶设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋 混凝土 水 平 系 梁，保证墙体在地震作用下 的 稳定。污染治理设计3. 5( 1 )辐射 安 全 及 辐 射 监 测: 为 了 保 证 工作场所及环境的辐射安全，首先采取了一系列屏蔽措施:研库坑和排风机房为控制区。 库 坑 设 置a.“t” 型楔边混凝土盖板，对库坑中废物和废源的放射性进行屏蔽。究与废物库大厅和排风管沟为放射性工 作b.区的监督区。探卫生通道和控制室等为非限制区。贮存库墙壁设置厚度为 250 mm 混凝土c.d.讨墙，对贮存库大厅内的放射性进行屏蔽。其次对 工 作 人 员 和 废 源 ( 物) 进 行 出 入41控制，在人员进入废物存贮库前，预先开启通风系统至少 20 min。并合理气流组织，保证库 房通风气流从放射性较低污染区到放射性较高 污染区，即从大厅方向流向库坑方向。此外在废物库大厅设一套剂量报警装置， 对工作场所的 辐照水平进行监测，超过相应 限值时发出报警信号，库内和烟囱设取样点对 工作场所和气载流出物的 、 气溶胶浓度进 行监测。( 4 )固体 废 弃 物 治 理 措 施: 该 废 物 库 通常不产生固体废渣。有些经过贮存衰变达到豁免标准的废物，将作为一般垃圾妥善处理。库 区实验室废弃物实行分类投放，一般生活垃圾 送垃圾处理站集中处理，实验室放射性废弃物 运至废物库贮存。( 5 )噪 声 防 治 措 施: 优先选用噪声 低、振动小 的 设 备，从声源上降低噪声对环 境 的影响。( 2 )废气 治 理 措 施: 废物库产生含有气 结语4溶胶的气体，经过滤器后由高 15 m 排 气 筒 排放，根据环境影响评价预测结果，放射性气溶 胶的年排放总量不超过 3. 22 10 5 bq，所致公 众最大个人有效剂量为 8. 1 10 6 sv / a。( 3 ) 废水 治 理 措 施: 洗车等废水经统一 收集后，排入库区积水池，经监测达标可以作 为绿化水; 生活污水经化粪池、淋浴排水排入 污水储存池，定期抽出用于库区绿化。江苏省城市放射性废物库的设计针对我省放射性废物源项，结合库区地形地貌地质条件 按照安全稳定运行 50 年设计，充分考虑抗震、 防洪等自然地质灾害的防范，该库的建成将对 消除放射源安全隐患，促进核技术利用的发展 发挥巨大的作用。investigation on design of repository for radioactive wastezhang boming，zhang ruixue，wang fengying( jiangsu radiation environmental monitoring and managementstation，nanjing 210036 ，china)abstract: the scheme design of the repository for radioactive waste is introduced according to the traits of radioactive waste in jiangsu province，such as the style of the repository，lifting facilities，the step for preventing or controlling flood，the aseismatic measure，the pollution prevention and