五、放射性廢物管理與核設(shè)施退役案例

國家環(huán)保部核與輻射平安中心1

【案例1】鈾金屬車屑自燃事件

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【案例1】鈾金屬車屑自燃事件

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【案例1】鈾金屬車屑自燃事件

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【案例1】鈾金屬車屑自燃事件

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【案例1】鈾金屬車屑自燃事件

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【案例2】鈾屑桶被盜事件

背景材料：70年代初，某廠產(chǎn)生了大量的貧化鈾屑，為防止鈾屑自燃造成對環(huán)境污染，在距生產(chǎn)車間15km以外的地方建了兩個鈾屑暫存庫。定期運走，回收處理。庫房簡陋，無人看管。某日，工作人員到庫房清查鈾屑數(shù)量時，發(fā)現(xiàn)庫門已被砸開，鈾屑被倒在庫房地面上，有些被倒在門外草地上，造成庫內(nèi)外嚴重污染，尤其西邊庫房污染最嚴重。由于濕空氣的影響，倒在地上的鈾屑大局部氧化成粉末。進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有100多只鈾屑桶被盜，散落在周圍縣城和幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。為了往庫房貯存新的鈾屑，對庫房進行了清理，參加者共8人，8人的口罩內(nèi)層均變黑，鼻孔內(nèi)有黑色粉末。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，空氣中鈾濃度達200Bq·m-3，為導(dǎo)出空氣濃度〔DAC〕的290倍。后來對庫房進行了第二次清理，使用鐵鍬將局部鈾屑裝入料桶，當(dāng)時庫房內(nèi)空氣中鈾塵濃度高達380Bq·m-3，為DAC的560倍。7

【案例2】鈾屑桶被盜事件

分析要點:

本案為鈾屑庫被砸事件,100多只鈾屑桶被盜，庫內(nèi)外嚴重污染，而且事過很久才被發(fā)現(xiàn)。兩次清理時，鈾污染濃度高出標準290-560倍。鈾屑是極易自燃的放射性物質(zhì)應(yīng)該如何平安貯存；發(fā)現(xiàn)被盜事件如何處理；污染場地如何清污8

【案例2】鈾屑桶被盜事件

問題:1.鈾屑存放庫存在什么問題？鈾屑是一種易燃危險的放射性物質(zhì)，鈾屑庫必須按危險物倉庫和放射性物質(zhì)貯存庫要求進行設(shè)計和管理。在設(shè)計上該廠所建的貯存庫十分簡陋，沒有通風(fēng)裝置、報警系統(tǒng)；在管理上沒有考慮任何保衛(wèi)措施〔貧化鈾〕，既沒有圍墻也沒有警衛(wèi)值班，造成庫門被砸和鈾桶被盜不能及時發(fā)現(xiàn)。9

【案例2】鈾屑桶被盜事件

問題:2.發(fā)現(xiàn)鈾屑桶被盜如何處理？發(fā)現(xiàn)鈾屑桶被盜應(yīng)按有關(guān)法律規(guī)定向上級有關(guān)部門報告；查清的鈾屑被盜的數(shù)量和去向；對被盜的鈾屑設(shè)法盡快地追回；即時采取補救措施妥善處理〔假設(shè)造成影響〕。10

【案例2】鈾屑桶被盜事件

問題:3.貯存鈾屑的污染場地如何清理?清污工作應(yīng)先制訂清污方案和建立操作程序，對工作人員進行一定培訓(xùn)，清污工作要選用適宜的工具，清污工作人員配戴適宜的防護用品〔如配戴呼吸器〕清污工作要在輻射防護人員的配合下進行，對清污工作人員應(yīng)實行內(nèi)照射跟蹤。11

小結(jié)【案例1】【案例2】

鈾金屬車屑不是最終廢物，而是該設(shè)施的暫存可回收的物料。通過這兩個案例分析掌握廢物的平安貯存要求。一般要求：建立符合要求的廢物暫存庫；專人管理；廢物建檔；監(jiān)測；限期轉(zhuǎn)運處置等。特殊要求：針對廢物特點，如鈾金屬車屑極易自燃必須考慮消防要求；對加濃鈾考慮實物保護和防止核臨界等。12

【案例3】高放濃縮液泄漏事件

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【案例3】高放濃縮液泄漏事件

分析要點：

本案例考核高放廢液設(shè)備檢修的平安問題高放廢液含有核燃料循環(huán)中99%放射性核素，比活度高〔含有較多長壽命裂變產(chǎn)物和錒系元素〕，毒性大〔許多為極毒、高毒組核素〕，釋熱率大〔>2kW/m3〕腐蝕性強〔硝酸含量高〕所以高放廢液管理應(yīng)該措施更加嚴格，檢修必須按照質(zhì)保大綱和程序進行，確保平安。14

【案例3】高放濃縮液泄漏事件

問題:1.本次事故發(fā)生的主要原因是什么?主要原因閥門檢修后，螺栓未固緊，檢修工作應(yīng)嚴格遵守檢修程序，本次事故的發(fā)生，反響出質(zhì)檢管理工作松懈；泄漏事故發(fā)生時，γ多道報警器處于不適當(dāng)?shù)耐C狀態(tài)，導(dǎo)致泄漏事件未能及時發(fā)現(xiàn)。15

【案例3】高放濃縮液泄漏事件

問題:2.高放廢液設(shè)備檢修應(yīng)該怎樣進行?檢修工作進行之前，應(yīng)該提出檢修文件；輻射防護部門要審查檢修文件，進行風(fēng)險分析和制定防護措施〔其中包括γ多道報警器必須始終處在運行狀態(tài)〕；檢修工作應(yīng)嚴格按制定的檢修程序進行。檢修完畢必須進行質(zhì)量檢查；作好應(yīng)急準備。16

【案例3】高放濃縮液泄漏事件

1718分析要點：本案例是放射性廢水泄漏事件，應(yīng)從如下方面分析：完善并嚴格遵守操作規(guī)程是平安保障；對有不同單位人員從事工作的現(xiàn)場，必須加強接口管理；提高現(xiàn)場所有工作人員的平安文化素養(yǎng)。192021

【案例5】1AW二次廢液泄漏事件

背景材料：某核化工廠γ多道報警器的Y-017點報警，計數(shù)率讀數(shù)為560cps，經(jīng)現(xiàn)場測量，γ照射量率為2.6×10-6～1.3×10-5C·kg-1·s-調(diào)查發(fā)現(xiàn)這是1AW高放廢液產(chǎn)生的二次廢液串入了污水檢測槽，注滿后，經(jīng)逆流管流至流線取樣漏斗，因漏斗出口較小，廢液溢出，污染地面。事件的原因是電動閥門信號故障，給出錯誤指示，使工藝人員送料時誤認為電動閥門處于關(guān)閉位置，導(dǎo)致廢液串入檢測槽，約1m3廢液泄漏，總放射性活度5.99×1011Bq。22

【案例5】1AW二次廢液泄漏事件

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【案例5】1AW二次廢液泄漏事件

問題:1.1AW二次廢液泄漏事件原因是什么?

送料時，電動閥門信號指示故障，使工藝人員誤認為電動閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，實際上電動閥門處在開啟狀態(tài)，導(dǎo)致廢液串入污水檢測槽，進而通過取樣漏斗溢出，污染地面。24

【案例5】1AW二次廢液泄漏事件

252627問題:1.根據(jù)國際核事件分級表〔INES〕試對本領(lǐng)件進行分級根據(jù)國際核事件分級表〔INES〕規(guī)定，考慮到放射性物質(zhì)向外釋放〔明顯釋放〕，需要全面啟動地方應(yīng)急方案的防護措施，因此該案例定為6級〔重大事故〕?！睮NES分級表共分為7級，4級以上為事故，4級以下為事件)28問題:2.事故的原因是什么？事故原因由于一根輸送放射性液體的管子泄漏冷卻水被污染，抽走污染的冷卻水后維修管道，維修后冷卻水沒有得到補充，貯糟中有70-80t強放廢液〔7.4×1017Bq〕不斷地放出衰變熱,使廢液溫度升高,廢液蒸發(fā)成氣體,積聚在有限空間內(nèi),溫度上升到350℃,在有限空間內(nèi)形成高溫和高壓；存在硝酸鈉和醋酸鹽等氧化性物質(zhì),導(dǎo)致發(fā)生強烈爆炸。29問題:3.高放廢液如何平安貯存？高放廢液放射性強、釋熱率高、腐蝕性大、毒性大高放廢液貯存應(yīng)采取如下措施：〔1〕有循環(huán)水冷卻，不斷帶走衰變熱；〔2〕有排風(fēng)設(shè)施，使槽內(nèi)不會積聚氣體；〔3〕有攪拌裝置，使槽內(nèi)不會出現(xiàn)沉積物和形成熱點；〔4〕有雙層壁或托盤，可接納泄漏的液體；〔5〕設(shè)備室有可靠輻射監(jiān)測儀表和報警；〔6〕貯糟有液位、溫度、壓力監(jiān)測儀表；〔7〕有嚴格操作程序，有質(zhì)量保證和質(zhì)量控制程序；〔8〕人員經(jīng)過培訓(xùn)，獲得資質(zhì)；〔9〕有應(yīng)急響應(yīng)準備；〔10)符合抗震設(shè)計要求的地下設(shè)備室，襯有不銹鋼覆面等等。

30問題:4.該事故汲取什么教訓(xùn)？在設(shè)計上，高放廢液貯槽應(yīng)設(shè)有可靠的指示和報警〔溫度、液位、放射性〕系統(tǒng)(16x300m3高放廢液蒸干并升溫到3500C無任何報警〕。在運行時，應(yīng)嚴格按程序操作〔輸液管維修后忘記補水步驟〕；對高放廢液貯存必須嚴格管理，貯槽選址、設(shè)計、建造，運行均應(yīng)符合平安要求，按質(zhì)量保證、質(zhì)量控制大綱嚴格進行(出現(xiàn)輸液管泄漏，污染冷卻水)；對事故應(yīng)該有應(yīng)急響應(yīng)準備。31

小結(jié)【案例3、4、5、6】

案例3、4、5為中放、強放廢液泄漏事件，案例6為強放廢液貯存爆炸事故。通過這4個案例分析應(yīng)掌握中放、強放廢液防止泄漏和平安貯存要求。防止泄漏：廢液系統(tǒng)的設(shè)備、儀表、管道和閥門〔包括墊片〕的材質(zhì)、安裝、運行與檢修必須有可靠的質(zhì)量保證；嚴格操作程序；加強人員培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)；建立事故應(yīng)急預(yù)案等。強放廢液平安貯存要求：見PPT30。〔中放廢液平安貯存不存在衰變熱的問題〕32

【案例7】放射性廢樹脂固化體的溶脹

破壞事件

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【案例7】放射性廢樹脂固化體的溶脹破壞事件

分析要點:核電站廣泛利用離子交換樹脂處理放射性廢液。放射性廢樹脂是核電站重要放射性廢物之一。目前放射性廢樹脂主要采用水泥固化。本案例應(yīng)從樹脂的溶脹作用對水泥固化體性能的影響等方面來分析。34

【案例7】放射性廢樹脂固化體的溶脹破壞事件

問題:1.廢樹脂水泥固化體2年浸泡之后為什么會發(fā)生很大的變化?在水泥固化體養(yǎng)護時,樹脂脫水收縮。而當(dāng)固化體浸泡在水中后，固化體吸水，樹脂膨脹，樹脂球?qū)λ嗷鲜┘由鞆垜?yīng)力。當(dāng)伸張應(yīng)力大于水泥抗脹強度時，水泥固化體就會受到破壞。固化體浸泡2年后所發(fā)生的現(xiàn)象,是樹脂吸水溶脹所造成的。35

【案例7】放射性廢樹脂固化體的溶脹破壞事件

問題:2.低、中放廢物固化體最重要性能要求是什么?為滿足處置要求廢物固化體有許多性能要求,最重要的是抗浸出性和抗壓強度。36

【案例7】放射性廢樹脂固化體的溶脹破壞事件

問題:3.這樣的樹脂水泥固化體是否符合處置要求?這樣的固化體不能滿足處置要求,因為它不能保證核素平安隔離300年。3738394041問題:3.從這次事件汲取什么教訓(xùn)?〔1〕必須嚴格按照操作程序和規(guī)章制度運行,任何操作條件的變化必須經(jīng)過充分認證前方可實施。必須嚴格控制工藝運行溫度條件；必須嚴格控制料液的成份和瀝青加料速度，防止進入催化劑物質(zhì)；〔2〕必須加強消防、通風(fēng)和應(yīng)急措施?！?〕必須加強人員培訓(xùn)，提高平安文化素養(yǎng)42

【案例9】放射性廢物燃燒爐過早報廢

事件

背景材料：某廠建造了一臺燃燒爐，專用來燒纖維、塑料、橡膠類的可燃的放射性廢物〔如勞保用品，桌面、地面的覆蓋物等〕。運行期間，卸灰系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生堵塞。二年后，爐膛和尾氣系統(tǒng)嚴重損壞，燃燒爐不能再用，形成過早報廢事件。43

【案例9】放射性廢物燃燒爐過早報廢事件

分析要點：

燃燒爐有使廢物獲得較大減容、減重的功能，但是對于塑料、橡膠制品廢物的燃燒，要采取專用爐子和措施，以保證廢物的燃燒處理正常運行。44

【案例9】放射性廢物燃燒爐過早報廢事件

問題:1.為什么發(fā)生燃燒爐過早報廢事件？主要因為：使用的是一般燃燒爐，而燃燒的廢物中含有較大比例的塑料和橡膠類廢物〔應(yīng)選用裂解燃燒爐〕。塑料和橡膠中含有氯、氟、硫、氮、磷等元素，燃燒時會生成HCl、HF、氮氧化物、硫氧化物、磷氧化物及多種強腐蝕性酸性物質(zhì)，對燃燒爐爐膛和尾氣系統(tǒng)有很強的腐蝕作用塑料、橡膠類物質(zhì)燃燒時會生成熔塊物，滴落在爐排上，造成爐排堵塞；產(chǎn)生的焦油、油煙物會造成尾氣系統(tǒng)堵塞。45

【案例9】放射性廢物燃燒爐過早報廢事件

問題:2.由該事件得到什么教訓(xùn)？一定要控制燃燒廢物中塑料、橡膠物的比例；〔1〕含塑料、橡膠比例高的廢物，要選用專門的爐型，如熱解爐〔裂解爐〕；〔2〕為了保證良好燃燒，塑料、橡膠類廢物，最好要切割成小塊或與廢棉織物混合，要防止爐排和尾氣系統(tǒng)的堵塞；〔3〕爐體和尾氣系統(tǒng)應(yīng)選用抗腐蝕性好的材料〔不銹鋼、玻璃鋼。46

小結(jié)【案例7、8、9】

案例7、8、9揭示了三種重要廢物處理方法存在的問題：水泥固化廢樹脂，樹脂與水產(chǎn)生溶脹；〔開展科研〕瀝青固化易燃易爆；〔嚴格控制工藝操作條件；料液成分〕燃燒塑料、橡膠類的廢物存在腐蝕、廢氣凈化和堵塞問題〔選擇爐型；采取適當(dāng)措施〕但水泥固化蒸殘液、泥漿等是行之有效的方法；燃燒爐燃燒棉織物、紙張等效果不錯，應(yīng)用廣泛。瀝青固化日趨被替代。47

【案例10】退役決策爭議事件

背景材料：某國已建立了比較完整的核工業(yè)體系。核燃料循環(huán)前段的鈾濃縮擴散裝置，15MW熱功率的反響堆和核燃料循環(huán)后段的后處理示范裝置，上世紀90年代都已到達設(shè)計壽期。該國宣布，現(xiàn)在這三種設(shè)施都已完成了一級退役，封閉30-50年之后，實現(xiàn)二級和三級退役。這種做法在同行之間引起了爭論：第一種觀點認為核設(shè)施到達壽期后立即實施退役；第二種觀點認為核設(shè)施到達壽期后必須先封閉數(shù)十年后再退役；第三種觀點認為核設(shè)施退役應(yīng)該依據(jù)具體的核設(shè)施〔核燃料循環(huán)前段、反響堆、核燃料循環(huán)后段〕采取不同的退役策略。48

【案例10】退役決策爭議事件

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【案例10】退役決策爭議事件

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【案例10】退役決策爭議事件

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【案例11】退役廢物過量事件

背景材料：某國有兩座原型堆，A堆和B堆，其堆型相同、熱工率相近。A堆上世紀80年代完成退役，B堆90年代完成退役。A堆退役的源項調(diào)查、去污、切割解體，相對簡單，退役工期較短，共花費8.7年；B堆源項調(diào)查、去污、切割解體和廢物處理，工作比較細致，積極貫徹廢物最少化和清潔解控原那么，采取了廢金屬熔煉、混凝土去污再利用，因此兩堆的退役有以下差異：原型堆

A堆

B堆

退役工期8.7年9.1年集體劑量3.5人·Sv3.7人·Sv近地表處置場處置的廢物占

82%

15%

經(jīng)過熔煉可再利用的金屬清潔解控的廢物可進行一般處置的廢物

17%

83%

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【案例11】退役廢物過量事件

分析要點：A、B兩堆退役，對源項調(diào)查、去污和廢物處理所下功夫不同，因此退役工期、集體劑量和要處置的放射性廢物量有所不同，本案例從代價-利益分析，通過比較選擇退役優(yōu)化方案。53

【案例11】退役廢物過量事件

問題:1.為什么B堆退役的放射性廢物比A堆大量減少？因為B堆退役高度重視廢物最少化，采取了許多措施，例如：〔1〕源項調(diào)查工作很細致，對放射性存量、污染核素種類、污染分布調(diào)查得很清楚，為后續(xù)工作打下了根底；〔2〕根據(jù)源項調(diào)查結(jié)果，針對性的進行去污和切割解體；〔3〕對廢金屬采取了去污-熔煉再利用；〔4〕對大量混凝土廢物進行了分類處理；〔5〕貫徹清潔解控原那么，對廢物實行有限制、無限制再利用，大大減少了處置的廢物。54

【案例11】退役廢物過量事件

問題:2.A、B兩堆退役的總代價利益何者為優(yōu)？B堆退役對源項調(diào)查、去污和廢物處理作了較細致的工作，雖然退役工期較長，集體劑量稍大，但是B堆要送往近地表處置場處置的廢物量缺乏A堆的18%，大大減少了處置費用和對處置場地的要求。A、B兩堆退役的總代價利益比較，以B堆為優(yōu)。55

小結(jié)【案例10、11】

通過案例10、11分析，掌握：退役策略如何選擇；退役中如何努力做到廢物最少化。56

案例選編

【案例41】核燃料元件廠蒸發(fā)池跑水事件

1.背景:見?核平安案例分析?104頁2.分析要點提示：〔1〕天然蒸發(fā)池設(shè)計和建造的工程結(jié)構(gòu)和防滲措施：底層為天然老土夯實二層為砂質(zhì)黏土分層夯實20cm三層黏土夯實30cm四層砂質(zhì)黏土30cm五層混凝土墊層7-10cm六層鋼筋混凝土抗?jié)B15cm最上層熱瀝青防滲

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案例選編

【案例41】核燃料元件廠蒸發(fā)池跑水事件

1.背景:見?核平安案例分析?104頁2.分析要點提示：〔2〕運行管理要求專人管理，定期巡視，以及時發(fā)現(xiàn)問題，排除隱患；設(shè)監(jiān)測＃，