放射性固體廢棄物的處理

1、放射性固體廢棄物的處理,Part1,放射性基礎(chǔ)知識,Part2,放射性固體廢棄物基礎(chǔ)知識,Part3,放射性固體廢棄物安全處置技術(shù),Part4,總結(jié),CONTENTS,目 錄,核爆炸,核電站,放射性,所謂的放射性是指原子核自發(fā)地放射出射線的現(xiàn)象。這些原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在其發(fā)生核轉(zhuǎn)變的過程中，自發(fā)地放出由粒子或光子組成的射線，并輻射出原子核里的過剩能量，同時本身轉(zhuǎn)變成另一種核素或成為原來核素的較低能態(tài)，常見的射線有、射線。其所放出的粒子或光子，會對周圍介質(zhì)或機體產(chǎn)生電離作用，造成放射性污染或危害。有時放射性也稱為電離輻射,放射性,放射性核素: 能自發(fā)地放射出射線的核素也稱為放射性核素（以前常

2、稱為放射性同位素），也叫不穩(wěn)定核素。目前已發(fā)現(xiàn)的放射性核素近2500種。 分類：人工和天然。天然60多種，多為人工,放射性固體廢物,放射性固體廢棄物,放射性固體廢物，又稱核固體廢物，是指任何含有放射性核素或被其污染的固體物質(zhì)，其中放射性核素的濃度或活度水平超過主管部門確定的豁免值，而且這些物質(zhì)在可預(yù)見的將來無可利用（不包括未處理的乏燃料）。 注：乏燃料：核燃料在反應(yīng)堆中使用時，由于易裂變核素的消耗、裂變產(chǎn)物及重核素的生成，引起燃料反應(yīng)性的變化，最終使反應(yīng)堆不再能維持臨界，因此核燃料使用到一定程度必須更換。經(jīng)反應(yīng)堆輻射后卸下的燃料也稱為乏燃料或輻照過的燃料。,放射性固體廢物的來源,核固體廢物,核

3、燃料循環(huán),非核燃料循環(huán),后端,前端,1、放射性同位素生產(chǎn)和應(yīng)用,2、醫(yī)療、科研、教育、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等部門應(yīng)用放射性物質(zhì),3、核設(shè)施退役,放射性固體廢物安全處置技術(shù),預(yù)處理,處理方法,處理,整備,廢物處理,處置方法,低、中放和極低放 廢物處置,高放廢物處置,其他,安全運輸,暫時貯存,預(yù)處理,目的： 1、減少有待進一步加工處理和處置的放射性廢物的量。 2、調(diào)整需要處理、整理和處置的放射性的性質(zhì)，使其更易加工處理和處置,AMET,01,收集,AMET,03,去污,AMET,02,分揀,AMET,04,回取,預(yù)處理,預(yù)處理,收集： 所有的放射性廢物必須分類收集。如果可能，應(yīng)根據(jù)本底輻射水平，在廢物產(chǎn)生時

4、檢測其放射性含量。否則，應(yīng)將廢物放入合適的容器中送到中心檢測站進行監(jiān)測。 分揀： 1、把非放射性物質(zhì)或成分從放射性廢物中分揀出來 2、根據(jù)要求把放射性廢物按標準進行恰當分類,預(yù)處理,去污： 把放射性核素從不希望其存在的部位全部或部分除去 方法一般為機械-物理法、化學(xué)法、電化學(xué)法、熔煉法,利用擦、刷、磨、刮、削、刨、共振等機械作用除去表面的銹斑、污垢或表面涂層、氧化膜層,用濃的或稀的化學(xué)溶劑與污染的部件相接處，以溶解帶有放射性核素的污染物、油漆涂層或氧化涂層達到去污的目的,在含有電解液的槽中，污染物做陽極，電解液做陰極，通過高密度電流1002000A/ ，不斷更新電解液，可除去金屬表面污染物，使

5、其表面變得光滑清潔,通過加入適當?shù)闹軇狗派湫院怂刂匦路峙?預(yù)處理,回?。?由于歷史原因，初期入庫的廢物體都沒有進行規(guī)范的分類包裝，入庫方式也都采用向底坑內(nèi)自由投放的方式，經(jīng)過多年的貯存包裝容器大部分已經(jīng)腐蝕，老化腐爛，致使放射性廢物散落在坑內(nèi)，這些廢物如不進行處理，將對環(huán)境帶來多方面的污染。 回取能力建設(shè)主要目的是對貯存于廢物庫底坑內(nèi)的各種放射性固體廢物進行回取、分揀和包裝處理,焚燒,處理技術(shù),對于低比活度的可燃廢物來說，焚燒是最有效的減容方式，并且生成的灰燼易于加工成適于處置的穩(wěn)定形式。 焚燒廢物的放射性比活度必須控制在不會引起操作人員和公眾的受照水平超過國家規(guī)定的允許水平。如果焚燒含

6、有大量放射性同位素的可燃廢物，要求完善的廢氣處理系統(tǒng)，投資和運行的成本都比較高,焚燒,焚燒使廢物的有機成分轉(zhuǎn)化成無機產(chǎn)物。焚燒過程中，焚燒系統(tǒng)必須提供放射性核素的密封，避免氣體和蒸汽逸出。 處理能力為40kg/h的焚燒爐，按每天運行8小時計算，處理50100 放射性廢物用時不到30天。據(jù)估計，一個能力為40kg/h的焚燒爐需要的總成本可能超過1000萬美元,典型的放射性固廢焚燒爐,焚燒爐,鋼體外殼，內(nèi)襯絕熱和耐火陶瓷材料,燃燒室,助燃氣體：空氣和氧氣,空氣加熱器,助燃器,助燃燃料：丙烷、天然氣、柴油,焚燒爐需要保持一定負壓 焚燒爐設(shè)計的基本要求：完全燃燒,一般采用固化技術(shù),固化的定義：在危險廢

7、物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃庸腆w或形成緊密固體的過程。放射性蒸發(fā)殘渣、泥漿和廢樹脂等濕固體和焚燒爐灰等干固體，都是彌散性物質(zhì)，需要固化處理。 通常，固化的途徑是將放射性核素通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引人到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中去，或者通過物理過程把放射性核素直接摻入到惰性基材中去。 固化目標是使廢物轉(zhuǎn)變成適宜于最終處置的穩(wěn)定的費物體,整備技術(shù),水泥固化,水泥固化放射性廢物的應(yīng)用在核工業(yè)和核研究中心已超過40年。它是指將放射性廢物與水泥均勻攪拌成糊狀，凝結(jié)后失去流動性，逐漸硬化成固體，進行貯存或處置。 放射性物質(zhì)的毒性用現(xiàn)有的化學(xué)、物理和生物方法都是不能夠消除的，只能按其固有規(guī)律衰變到無害水平。大約

8、經(jīng)過10個半衰期后放射性水平降到原來的千分之一，20個半衰期后降到原來的百萬分之一。核電站運行過程產(chǎn)生的放射性廢物含有銫-137（半衰期30.2a）和鍶-90（半衰期28a）等壽命較長的核素，需要安全隔離300至600a,水泥固化組合裝置,水泥固化樣品,瀝青固化,放射性廢物的瀝青固化技術(shù)在核工業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)有40多年，曾有過20個以上的國家使用瀝青固化放射性廢物。 瀝青固化 是指將加熱的瀝青與放射性廢物一起混合，然后再處置筒內(nèi)冷卻，形成硬的固化體，將放射性廢物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的狀態(tài)，以便于廢物管理和適合的最終處置。,瀝青固化,聚合物固化,聚合物固化 是將核燃料的循環(huán)過程、核電廠運行、同位素生產(chǎn)和核研究

9、活動中產(chǎn)生的濕固體廢物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的固體形態(tài)，減小放射性核素釋放到環(huán)境中的可能性。聚合物大多為熱塑性塑料和熱固性塑料，前者經(jīng)過高溫狀態(tài)后冷凝能恢復(fù)原來狀態(tài)而后者不能,廢物的處理,至今，多數(shù)國家將廢物臨時儲存 在廢物庫中，由于廢物積量日益增多，貯存辦法已經(jīng)不適應(yīng)要求，而且從安全角度考慮也要求人們?nèi)ヌ幚磉@些廢物。許多核工業(yè)國家都在研究處理廢物的方法，其中濕燃燒法被 普遍 認為是一種處理廢物的優(yōu)良方法,廢物的處理,濕燃燒法： 是指利用熱濃硫酸和硝酸（250）浸煮可燃性固體物質(zhì)，把大部分有機物變?yōu)闅怏w產(chǎn)物，把大部分無機物變?yōu)榱蛩猁}和氧化物。然后將產(chǎn)生的高放射性殘渣進行萃取回收，剩余物質(zhì)最后再固化或者直接

10、燒結(jié),把廢物安放進經(jīng)過批準的設(shè)施中，采用工程屏蔽和天然屏蔽相結(jié)合的多重屏蔽體系為被處置的廢物提供安全隔離，確保： 1、包容的短壽命核素衰減到無害水平 2、包容的長壽命核素和其他有毒物質(zhì)的釋放量極低，進入環(huán)境的濃度處于可接受水平,處置,處置,低、中放固體廢物的處置方案 1、陸地淺埋 廣泛應(yīng)用 2、廢礦井處置（鹽、鐵、鈾礦等）廣泛應(yīng)用 3、深巖洞處置（土壤、巖石等）較少用 4、海島處置（土壤、巖石）國際上禁止 5濱海底處置（處置介質(zhì)為巖石）瑞典 芬蘭 6、水力壓裂處置（頁巖等）美國禁止 中國 7海洋投棄（海水）沿海國家采用，現(xiàn)禁止,處置方案,低、中放和極低放廢物的處置,中低放處理,低放最終處置,水力壓裂法,選擇地下200400米適宜場址，應(yīng)用石油工業(yè)成熟的壓裂技術(shù)和設(shè)備，把地中放廢液和水泥及添加劑制成的灰漿注入地下封閉的透水性很低的頁巖層中，待其凝固后與頁巖形成一個整體，使放射性廢物與人類環(huán)境安全隔離。 美國在60年代開放，1965年至1985年在田納西州橡樹嶺國家實驗室壓裂42次，處理中放液18900m，后因事故停止。 國內(nèi)1981年開始地勘工作，1985年注漿實驗成功；1988年通過可行性報告，1992年通過環(huán)評報告；1993年立項建設(shè)，1996年建成后開始熱試運行,高放廢棄物的處置,高放廢物固化體處置方案 1、深巖洞處置（巖鹽、花崗巖）各國擬采