城市放射性廢物庫設(shè)計(jì)探討

張伯明，張蕊雪，王鳳英

(江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)管理站，南京 210036)

城市放射性廢物庫設(shè)計(jì)探討

張伯明，張蕊雪，王鳳英

(江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)管理站，南京 210036)

針對(duì)江蘇省放射性廢物的特點(diǎn)，提出城市放射性廢物庫庫型、吊裝工具、防洪抗震、安全防御及污染防治等方面的設(shè)計(jì)方案，既保證江蘇省放射性廢物和廢舊放射源能得到安全收貯，又確保庫區(qū)環(huán)境不受污染，促進(jìn)江蘇省核技術(shù)利用企業(yè)的發(fā)展。

放射性;廢物庫;設(shè)計(jì)

1 前言

江蘇省是核技術(shù)利用大省，全省共有涉源單位千余家，在用放射源8000余枚，每年產(chǎn)生廢舊放射源約300枚，廢物3～5t。省城市放射性廢物庫1992年建成，截止2008年6月份，已安全收貯了全省閑置、廢棄的放射源6690枚和14.2t廢物，為消除放射性廢物和廢舊放射源的安全隱患作出了巨大貢獻(xiàn)，但也逐漸暴露出庫容小、結(jié)構(gòu)不合理、配套不完善等缺陷。根據(jù)國家發(fā)改委辦公廳《關(guān)于全國放射性廢物庫建設(shè)部分子項(xiàng)工程概算核定意見的復(fù)函》(發(fā)改辦投資〔2006〕23381號(hào))和省發(fā)展改革委《關(guān)于江蘇省城市放射性廢物庫遷建及配套實(shí)驗(yàn)樓工程初步設(shè)計(jì)的批復(fù)》 (蘇發(fā)改投資發(fā)〔2008〕274號(hào))有關(guān)批復(fù)精神，2008年新的省城市放射性廢物庫在句容新建。

2 源項(xiàng)調(diào)查

根據(jù)核技術(shù)利用放射性廢物的特點(diǎn)及對(duì)江蘇省放射性廢物及放射源調(diào)查的結(jié)果，放射性廢物庫收貯的放射性廢物主要有以下4種類型。

(1)廢舊放射源

廢舊放射源包括α源、β源、γ源和中子源，主要有:137Cs、60Co、90Sr、241Am、85Kr、226Ra、131Ba、106Ru、63Ni等20余種放射性核素。其中最常見的是137Cs、60Co、90Sr、241Am等，單源放射性活度多低于3.7×1010Bq。

(2)放射性污染的物料

主要包括被污染的金屬和非金屬材料，如工作服、勞保用品、紙張、棉紗、布料、塑料和玻璃器皿等，還包括桶裝和罐裝放射性固化體，所含的主要污染核素包括90Sr、137Cs、125I、131I及其他短壽命核素。

(3)放射性污染的工具設(shè)備

這類廢物主要有污染的儀表、管道、手套箱、工作臺(tái)等工具設(shè)備以及過濾芯子，其中所含的核素主要為90Sr、137Cs、238U、232Th等。

(4)實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物尸體和植株

主要來自衛(wèi)生、醫(yī)療、防疫、軍事等科研部門，如實(shí)驗(yàn)用鼠、猴尸體及植株，其中所含的主要核素為90Sr、125I、3H、147Pm等。

表1 放射性廢物和廢舊放射源中常見核素的輻射特性

3 廢物庫設(shè)計(jì)

放射性廢物庫廢物貯存按原則上不超過5年管理，廢物庫安全運(yùn)行期50年。建筑面積1341m2，有效容積為1200m3，還包括辦公、生活用房、實(shí)驗(yàn)室、變配電室、水泵房、消防水池、洗消等配套設(shè)施。

3.1 庫型設(shè)計(jì)

為了安全、有效地貯存核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的放射性廢物及廢舊放射源，并方便廢物的回取和轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)考慮到庫址的環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用半地下式庫，廢物庫坑和廢源庫坑分區(qū)建設(shè)，庫坑蓋板為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

為了使放射性廢物與廢放射源的貯存既有統(tǒng)一性又有獨(dú)立性，且便于操作管理、運(yùn)行等，廢物庫內(nèi)將廢物和廢源進(jìn)行分區(qū)布置、存貯。靠近廢物裝卸廳貯存源強(qiáng)小、半衰期短的廢物或廢源，遠(yuǎn)離廢物裝卸廳貯存源強(qiáng)大、半衰期長的廢物或廢源，以有利于廢物的回送，又盡可能減少工作人員的照射危害。廢源區(qū)分為強(qiáng)源坑和弱源坑。廢物區(qū)域分為三個(gè)相應(yīng)的小分區(qū)。其中:廢物一區(qū)用于貯存含有長半衰期 (T1/2＞5a)或比活度較大的放射性廢物;廢物二區(qū)用于貯存含有中等半衰期 (60d＜T1/2≤5a)或中等比活度核素廢物。

江蘇省放射性廢物庫存貯坑總計(jì)40個(gè)，總?cè)莘e為 1722.7 m3?？傆行烊菁s為1200m3，有效庫容比為0.7。廢物和廢源分區(qū)貯存表見表2。

表2 廢物、廢源分區(qū)貯存表

廢物庫庫坑的蓋板采用“T”型楔邊蓋板，以對(duì)庫坑中廢物和廢源的放射性進(jìn)行屏蔽，蓋板互相搭接，形成咬合縫，避免在庫坑與大廳之間形成直通縫，以避免對(duì)操作人員的輻射照射。廢物庫蓋板及內(nèi)墻使用難沾污、易去污的涂料。

3.2 吊裝工具設(shè)計(jì)

對(duì)普通雙梁行車進(jìn)行改造后，由于采用了純機(jī)械自動(dòng)抓具、鋼性伸縮機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備，行車運(yùn)行的精度小于6mm，吊裝過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程操控，抓具更換也更加便捷。減輕了工作量，避免了不必要的輻射照射，滿足“輻射防護(hù)三原則”的設(shè)計(jì)要求。

3.3 防洪抗震設(shè)計(jì)

庫區(qū)地形較為復(fù)雜，起伏較大，故豎向設(shè)計(jì)采用臺(tái)階式布置形式。平土方式采用重點(diǎn)式平土。將庫區(qū)分成53.00m和49.00m兩個(gè)平臺(tái)。在53.00m平臺(tái)布置廢物庫及洗車設(shè)施，在49.00m平臺(tái)布置庫區(qū)辦公管理及生活設(shè)施、消防設(shè)施。雨水采用有組織的明溝排水:廢物庫南面坡腳設(shè)有場(chǎng)地排水溝，坡頂設(shè)有截水溝，將雨水引至廢物庫東側(cè)自然山溝中;入庫道路挖方邊坡內(nèi)側(cè)設(shè)有排水溝，將辦公區(qū)南側(cè)山坡雨水匯集后，排至實(shí)驗(yàn)室及變配電室東側(cè)自然山溝中。對(duì)廢物庫南側(cè)、庫區(qū)出入口東側(cè)以及辦公及生活設(shè)施區(qū)周邊部分場(chǎng)地平整形成的填挖邊坡，采用漿砌片石護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)。

房屋在外墻四角、樓梯間四角、較大洞口兩側(cè)、大房間內(nèi)外墻交接處設(shè)構(gòu)造柱，構(gòu)造柱與墻體間設(shè)拉結(jié)筋，保證墻體在地震作用下的穩(wěn)定。除邊梁外，梁中線均與柱中線重合。滿足強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)連接要求，增強(qiáng)建筑物在地震作用下的延性，避免脆性破壞?？蚣苤c非承重墻之間設(shè)置拉結(jié)筋，在墻高中部或門窗洞頂設(shè)置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁，保證墻體在地震作用下的穩(wěn)定。

3.4 安全防御設(shè)計(jì)

為了達(dá)到縱深防御的目的，對(duì)廢物庫層層設(shè)防，防止外來人員自廢物庫外非法闖入。第一層為廢物庫周界和門、窗入侵報(bào)警系統(tǒng)。整個(gè)庫區(qū)的圍墻頂部設(shè)置高度不低于0.8m的電子圍欄。當(dāng)入侵者試圖入侵時(shí)，電子圍欄產(chǎn)生的脈沖高壓信號(hào)，達(dá)到安全隔離和防范的目的。廢物庫外墻上裝設(shè)紅外對(duì)射探測(cè)器，用于封鎖廢物庫外窗，當(dāng)有人從窗戶翻越進(jìn)入廢物庫，紅外光束被遮擋，發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號(hào)傳輸至辦公生活用房的監(jiān)控室主機(jī)上，在廢物庫的物流門和排風(fēng)機(jī)房門上設(shè)置門磁，當(dāng)有人從庫房門進(jìn)入庫內(nèi)時(shí)，門打開的同時(shí)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號(hào)傳輸至控制室的報(bào)警主機(jī)上。第二層為庫內(nèi)入侵報(bào)警系統(tǒng)庫房內(nèi)設(shè)置紅外微波雙鑒探測(cè)器，當(dāng)有人闖入庫內(nèi)時(shí)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號(hào)傳輸至控制室的報(bào)警主機(jī)上。

以上任何一種探測(cè)手段報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)開啟相應(yīng)的攝像機(jī)和保安照明，攝像機(jī)能夠通過監(jiān)控室的報(bào)警主機(jī)進(jìn)行控制，向保安值班人員提供必要的直觀的圖像信息，以便監(jiān)視、記錄廢物庫內(nèi)人員或車輛的進(jìn)出活動(dòng)情況。一旦發(fā)現(xiàn)外來人員入侵，保安人員可以及時(shí)采取行動(dòng)。平時(shí)保安人員可通過主機(jī)鍵盤進(jìn)行布/撤防。

作者安迪.萊利(AndyRiley)是一位來自英國的電視電影編劇，主要工作是為電視和電影寫腳本。獲英國電影與電視藝術(shù)學(xué)院獎(jiǎng)（BAFTA）。他在《觀察家雜志》固定發(fā)表每周一次的連環(huán)漫畫。被譽(yù)為「英國的蓋瑞.拉森」(GaryLarson，美國知名漫畫家及作家)。

3.5 污染治理設(shè)計(jì)

(1)輻射安全及輻射監(jiān)測(cè):為了保證工作場(chǎng)所及環(huán)境的輻射安全，首先采取了一系列屏蔽措施:

a.庫坑和排風(fēng)機(jī)房為控制區(qū)。庫坑設(shè)置“T”型楔邊混凝土蓋板，對(duì)庫坑中廢物和廢源的放射性進(jìn)行屏蔽。

b.廢物庫大廳和排風(fēng)管溝為放射性工作區(qū)的監(jiān)督區(qū)。

c.衛(wèi)生通道和控制室等為非限制區(qū)。

d.貯存庫墻壁設(shè)置厚度為250mm混凝土墻，對(duì)貯存庫大廳內(nèi)的放射性進(jìn)行屏蔽。

其次對(duì)工作人員和廢源 (物)進(jìn)行出入控制，在人員進(jìn)入廢物存貯庫前，預(yù)先開啟通風(fēng)系統(tǒng)至少20min。并合理氣流組織，保證庫房通風(fēng)氣流從放射性較低污染區(qū)到放射性較高污染區(qū)，即從大廳方向流向庫坑方向。

此外在廢物庫大廳設(shè)一套劑量報(bào)警裝置，對(duì)工作場(chǎng)所的γ輻照水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，超過相應(yīng)限值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，庫內(nèi)和煙囪設(shè)取樣點(diǎn)對(duì)工作場(chǎng)所和氣載流出物的α、β氣溶膠濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(2)廢氣治理措施:廢物庫產(chǎn)生含有氣溶膠的氣體，經(jīng)過濾器后由高15m排氣筒排放，根據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果，放射性氣溶膠的年排放總量不超過3.22×105Bq，所致公眾最大個(gè)人有效劑量為8.1×10－6Sv/a。

(3)廢水治理措施:洗車等廢水經(jīng)統(tǒng)一收集后，排入庫區(qū)積水池，經(jīng)監(jiān)測(cè)達(dá)標(biāo)可以作為綠化水;生活污水經(jīng)化糞池、淋浴排水排入污水儲(chǔ)存池，定期抽出用于庫區(qū)綠化。

(4)固體廢棄物治理措施:該廢物庫通常不產(chǎn)生固體廢渣。有些經(jīng)過貯存衰變達(dá)到豁免標(biāo)準(zhǔn)的廢物，將作為一般垃圾妥善處理。庫區(qū)實(shí)驗(yàn)室廢棄物實(shí)行分類投放，一般生活垃圾送垃圾處理站集中處理，實(shí)驗(yàn)室放射性廢棄物運(yùn)至廢物庫貯存。

(5)噪聲防治措施:優(yōu)先選用噪聲低、振動(dòng)小的設(shè)備，從聲源上降低噪聲對(duì)環(huán)境的影響。

4 結(jié)語

江蘇省城市放射性廢物庫的設(shè)計(jì)針對(duì)我省放射性廢物源項(xiàng)，結(jié)合庫區(qū)地形地貌地質(zhì)條件按照安全穩(wěn)定運(yùn)行50年設(shè)計(jì)，充分考慮抗震、防洪等自然地質(zhì)災(zāi)害的防范，該庫的建成將對(duì)消除放射源安全隱患，促進(jìn)核技術(shù)利用的發(fā)展發(fā)揮巨大的作用。

Investigation on Design o f Repository for Radioactive Waste

ZHANG Bom ing，ZHANG Ruixue，WANG Fengying
(Jiangsu Radiation Environm entalMonitoring and Managem ent Station，Nanjing 210036，China)

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 so on.This ensured the radioactive waste and thewaste radioactive sources to be stored in security，the area environment not to be polluted.It can improve the use of nuclear technology in Jiangsu province.

radiation;repository;design