第一章-放射性废物管理内容和原则.ppt

放射性废物处理与处置 李全伟西南科技大学国防科技学院核废物与环境安全国防重点学科实验室 目录一 课程安排 48 36学时 8 6周第一章放射性废物管理内容和原则第二章放射性废物的分类第三章放射性废物的产生和废物最小化第四章气载和液体低中放废物的处理第五章废物的减容处理 焚烧和压实第六章低中放废物固化技术第七章高放废液的固化与分离 目录二 课程安排 48 36学时 8 6周第八章放射性污染的去污第九章核设施的退役第十章低 中放和极低放废物的处置第十一章高放废物处置第十二章核电站废物的处理第十三章核技术利用废物和废旧放射源的管理 放射性废物处理与处置 内容提要1 放射性废物管理内容和原则 p1 10 1 1放射性废物管理内容1 2放射性废物的法制管理1 3放射性废物管理的基本原则1 4放射性废物管理的重要环节1 5放射性废物管理的辐射防护与安全 放射性废物处理与处置 放射性废物 radioactivewaste 定义 放射性废物是含有放射性核素或为放射性核素所污染 其放射性核素的浓度或活度大于审管机构确定的清洁解控水平 并且预期不再使用的物质 放射性废物处理与处置 人类环境中放射性的来源分天然辐射源和人工辐射源 天然辐射主要来自宇宙辐射 地球和人体内的放射性物质 而对公众造成自然条件下原本不存在的辐射源称为人工辐射 主要有核试验 核能生产 放射性同位素生产和应用 核材料贮存及运输 放射性废物处理与处置等 射线 三种射线的穿透能力 放射性废物处理与处置 放射性元素的衰变完全不受外界条件的影响 如温度 压力 真空 电磁场等物理变化 或参加各种生物 化学反应 其结果都不能改变放射性元素固有的衰变规律 不能通过化学 物理或生物方法消除 只能通过自身衰变或核反应嬗变降低 放射性废物处理与处置 放射性衰变指数规律 任何放射性元素的原子都不会一下子全部衰变掉 假如现在一种放射性原子有N0个 经过t时间后 尚未衰变的放射性原子的个数就剩下了N个 N和N0之间有如下的关系 N N0e t 放射性衰变指数规律 放射性废物处理与处置 自身衰变 15P32 16S32十 1e0 核反应嬗变 4Be9 2He4 6C12 0n1 Q 放射性废物处理与处置 分散稀释 废气排放 废液排放浓集隔离 沉淀 过滤 吸附 蒸发 固化 埋藏 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 1 1放射性废物管理内容全过程的优化管理 产生 预处理 处理 整备 运输 贮存和处置 放射性废物管理以 安全 为目的 处置 为核心 宗旨 废物最小化 拿出豁免的废物 可再利用的物料 能循环使用的物料 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 1 2放射性废物的法制管理国家法律 环境保护法 1989年12月26日 放射性污染防治法 2003年6月28日 水污染防治法 1984年5月11日 大气污染防治法 1987年9月5日 海洋环境保护法 1982年8月23日 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 放射性废物管理的组织机构行业主管 国家国防科工局最高安全监管 环保部国家核安全局环境监测 省市县环保部门主要产生和管理部门 中核集团公司直接责任者 企业法人 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 国家法规 标准 放射性废物安全监督管理规定 放射环境管理办法 放射环境管理实施细则 建设城市放射性废物库的暂行规定 城市放射性废物管理办法 中低水平放射性废物库处置的环境政策 放射性废物管理规定 放射性废物分类标准 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 1 3放射性废物管理的基本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 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 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 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 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 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 1 4放射性废物管理的重要环节 1 安全分析和环境影响评价 2 安全文化美国三哩岛事故和苏联切尔诺贝利事故安全文化是单位和个人对安全的认识和态度的总和 安全意识淡化是滋生安全隐患的重要原因之一 3 质量保证 美国宾夕法尼亚州三哩岛核电站 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 美国三哩岛事故概况1979年3月28日 三哩岛核电厂2号压水堆二回路设备故障 造成失水 无法导出余热 2 3堆芯熔化 50 气态裂变产物从燃料中释放出来进入安全壳 绝大部分碘和铯溶解于安全壳内的水中 氪和氙则存留在安全壳内的空气中 由于人员误操作 造成一部分气态裂变产物经通风系统和烟囱排入大气 进入环境的133Xe约为 1 5 1017Bq 占堆内总量2 10 131I为6 1011Bq 占堆内总量0 00003 美国三哩岛事故示意图 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 美国三哩岛事故后果由于安全壳的良好屏障作用 事故后大气中131I放射性最大浓度为1 2Bq m3 仅相当于安全标准的0 5 附近居民受到的最大个人剂量不超过1mSv 有3名电厂职工略超过年规定限值50mSv辐射剂量 事故对公众未造成任何辐射伤害 对环境的影响微不足道 切尔诺贝利核电站主控室 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 切尔诺贝利核电站事故概况1986年4月26日 切尔诺贝利核电站4号石墨沸水堆停堆进行电机性能试验 切断安全保护系统 将堆内大部分控制棒迅速拔出 剩下8根时 反应堆功率失控 被切断的安全保护系统无法动作 瞬发超临界导致功率剧增 堆芯熔化 熔融的燃料碎粒与冷却剂剧烈化学反应引起蒸汽爆炸和氢气爆炸 石墨燃烧 主回路系统和反应堆厂房被破坏 大量放射性物质逸入大气 爆炸碎片飞落到厂房上面引起多处起火 放射性严重泄漏 大范围污染环境和人员伤亡 切尔诺贝利核电站爆炸 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 切尔诺贝利核电站事故范围事故后10天内陆续进入环境的放射性总量达12 1018Bq 其中惰性气体 6 7 1018Bq 相当于100 堆内总量 131I为2 1018Bq 约占堆内总量60 137Cs为9 1016Bq 约占堆内总量50 134Cs为6 1016Bq 约占堆内总量20 由于大气扩散 整个北半球受到气载放射性不同程度的污染 在核电厂周围沉降最多的现属于白俄罗斯 乌克兰和俄罗斯的3万平方公里 切尔诺贝利核电站事故示意图 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 切尔诺贝利核电站事故后果现场消防人员和厂内职工有几十人受到可能致死剂量的照射 31人在数周内急性死亡 包括非辐射原因致死的3人 有237人得急性放射病 其中有14人在10年内死亡 400万人受到低剂量辐射 参加事故应急处理的清理人员20万人 平均每人接受辐射剂量约100mSv 少数达500mSv 从30km半径范围内撤离的居民13 5万人 平均每人接受辐射剂量10 20mSv 远高于公众的规定限值1mSv a 切尔诺贝利核电站事故应急现场 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 切尔诺贝利核电站事故原因操作层面 操作人员玩忽职守 违反工艺规程 违规操作 如切断安全保护系统 将堆内大部分控制棒迅速拔出 关掉蒸气分离器的安全联锁系统等 技术层面 有重大的设计缺陷 如反应性正气泡系数 控制棒引入正反应等 决策层面 石墨水冷堆是在军用生产堆基础上发展起来的 安全性低 体积庞大 为节省造价 无安全壳 发生事故时无法挽救 切尔诺贝利核电站的 石棺 切尔诺贝利核电站处置方案之一 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 4 研究和开发 5 文件化和数据库 6 人员培训和资格认定确保废物的管理工作人员有必要的知识和技能 7 应急计划针对有重大潜在危害因素的活动 8 有组织的控制 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 1 5放射性废物管理的辐射防护与安全增加照射的人类活动 称为 实践 practice 减少业已存在的照射的人类活动 称为 干预 intervention 放射性废物是一个重要的电离辐射源与环境污染源 放射性废物处理与处置和核设施退役 涉及职业照射 公众照射 潜在照射 应急照射和持续照射 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 放射性废物管理的辐射防护与安全原则 1 实践的正当性进行伴有辐射照射的任何实践之前 都必须作正当性的判断 效益 代价 风险个人或人群组与社会获得的净利益可能在程度上是不一致的 2 防护与安全最优化 可合理达到的尽量低的水平 即ALARA原则 放射性废物处理与处置第一章放射性废物管理内容和原则 3 个人剂量限值 参与实践的综合照射所致的个人总有效剂量和有关器官或组织的总当量剂量 不超过剂量限值 表1 1 4 干预的正当性和干预措施最优化 把剂量限值视作安全与危险的分界线 把达到限值视作保持低照射与迫使其改进的最简单而有效的办法 把限