核電廠輕微污染物料清潔解控流程標(biāo)準(zhǔn)化探討①

袁微微 郭亞平 劉躍東 梅星 侯文臻 陳心潤 宋英明

摘 ? 要：核電廠運行和維修時產(chǎn)生的放射性輕微污染物料需要解控。為保障未來清潔解控工作順利實施，提高清潔解控工作的質(zhì)量和效率，調(diào)研闡述了核電廠清潔解控物料類型、解控限值及解控方法，對已有核電廠輕微污染物料清潔解控流程和實施步驟進(jìn)行了梳理分析，從便于實施解控的角度提出了清潔解控標(biāo)準(zhǔn)流程優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：輕微污染物料 ?清潔解控 ?標(biāo)準(zhǔn)化流程

中圖分類號：TL94 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0083-03

Abstract： Light pollutants produced during operation and maintenance of nuclear power plants need to be decontrolled. In order to ensure the smooth implementation of clean and decontrol work in the future and improve the quality and efficiency of clean and decontrol work， the types of clean and decontrol materials， the limits of decontrol and the methods of decontrol in nuclear power plants are investigated and expounded. The clean and decontrol process and implementation steps of light pollutant materials in existing nuclear power plants are analyzed. The optimization suggestions of clean and decontrol standard process are put forward from the point of view of facilitating the implementation of decontrol.

Key Words： Light pollutants; Clean and decontrol; Standardization process

核電廠運行和維修時將會有各種類型廢物產(chǎn)生，其中一些廢物是含有低放射性的輕微污染物料，若當(dāng)作放射性廢物來對待，不符合經(jīng)濟(jì)效益和廢物最少化要求。這些廢物目前均在核電廠內(nèi)暫存待處理，占用了固體廢物暫存庫大量儲存空間[1]。

本文通過對國內(nèi)外核電廠輕微污染物料清潔解控現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，闡述了核電廠清潔解控物料類型、解控限值及解控方法，對已有的核電廠輕微污染物料清潔解控流程和實施步驟進(jìn)行了分析，在可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化方面提出了優(yōu)化建議。

1 ?核電廠輕微污染物料清潔解控概述

1.1 可清潔解控物料

根據(jù)國內(nèi)二代加改進(jìn)型核電廠的運行經(jīng)驗，潛在可清潔解控廢物主要包括如下幾類[2]：

（1）蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（APG）的廢樹脂。

由于APG系統(tǒng)一般僅受到輕微放射性污染，該系統(tǒng)的廢樹脂有清潔解控的潛在可能。例如在秦山第二核電廠用便攜式儀表測量APG樹脂的表面劑量率，當(dāng)劑量率低于便攜式儀表的下限0.4?Sv/h時，將APG樹脂裝入200L鋼桶儲存，等待清潔解控。

（2）部分放射性廢油。

根據(jù)秦山核電二期工程2009和2010年的放射性廢油取樣分析結(jié)果，大部分放射性廢油活度濃度低于0.l Bq/mL，有清潔解控的潛在可能。

（3）部分雜項干廢物。

根據(jù)核電站的放射性雜項干廢物組成，占較大比例的可壓實廢物都用初級壓實機(jī)進(jìn)行了壓實，200L鋼桶表面劑量率低于l?Sv/h的約占10%，預(yù)計這些廢物在壓實前（約50L塑料袋裝）表面劑量率低于0.5?Sv/h，有直接清潔解控或儲存衰變后清潔解控的潛在可能。

（4）通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)過濾器芯。

根據(jù)國內(nèi)核電廠的運行數(shù)據(jù)，通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的預(yù)過濾器、高效過濾器和碘過濾器的表面劑量率為0.2～10?Sv/h，有清潔解控的潛在可能。碘吸附器能夠吸附壽命較短的131I等核素，進(jìn)行儲存衰變后，放射性水平會有較大幅度的降低。

（5）廢金屬部件。

大部分廢棄的金屬部件在沒有被活化，只受到表面污染的前提下，表面光滑或涂有保護(hù)漆，易于通過熔融方法去污。去污后，表面污染水平和放射性活度會有大幅度降低，能夠達(dá)到清潔解控水平。

（6）被輕微污染的勞保用品，如工器具、工作安全鞋、工作服、手套、塑料。

1.2 清潔解控限值

清潔解控限值指必須遵守的、國家審管部門有關(guān)解控活動規(guī)定的劑量限制。通過照射情景、照射途徑、計算模式進(jìn)行計算和總結(jié)后，關(guān)鍵照射途徑所致的最大劑量不得超過個人劑量（10?Sv/a）和集體劑量（1人·Sv）的限值。為了方便測量通常以放射性濃度值（Bq/g）或表面污染水平（Bq/cm2）的形式，給出豁免水平/清潔解控水平。

IAEA在安全系列報告中提出包括天然和人工核素在內(nèi)的一組以活度濃度表示的解控水平值，對含多種放射性核素的放射性物料提出了解控指數(shù)CI的概念[3]，即：

（1）

其中，Ai、Li分別為物料中核素的活度濃度及其解控水平。如果CI<1，則物料解控。

1.3 清潔解控方法

（1）測量后直接解控。

對于檢測后滿足清潔解控要求的廢物直接允予清潔解控。

該方法適用于受到輕微放射性污染或潛在受到放射性污染的廢物，例如APG廢樹脂、APG廢濾芯、部分通風(fēng)過濾器芯、放射性廢油、雜項干廢物等。

（2）儲存衰變后解控。

對于不滿足解控要求但十分接近清潔解控水平，且在衰變一定年限后能滿足清潔解控水平的廢物，送到放射性固體廢物暫存庫中進(jìn)行貯存衰變。

該方法適用于短壽命核素占較大比例的廢物，例如碘過濾器等，此類廢物應(yīng)儲存在廢物暫存庫的專門區(qū)域中，儲存衰變一定年限后再進(jìn)行測量和解控。

（3）去污后解控。

對于易去污的金屬部件等，經(jīng)過去污后能滿足清潔解控水平的廢物，送到放射性機(jī)修和去污車間去污。

該方法適用易去污的金屬部件等廢物，例如檢修更換下來的機(jī)械部件，此類廢物應(yīng)根據(jù)被沾污的情況和特性，采用適當(dāng)?shù)娜ノ鄞胧┖?，將去污后達(dá)到清潔解控水平的廢物進(jìn)行解控。

2 ?核電廠輕微污染物料清潔解控流程

目前的清潔解控流程包括源項調(diào)查分析、確定解控限值或?qū)С鱿拗怠⑤椛渌綑z測內(nèi)容設(shè)計（包括核素測量、檢測方法的選擇、取樣方案制定等）、解控實施（包括解控評估、解控判定等）等步驟[4]。

2.1 源項調(diào)查分析

（1）物料的來源：如服役期間的一、二回路放射性水平、蒸汽發(fā)生器泄漏量、廢物產(chǎn)生區(qū)域設(shè)備的輻射監(jiān)測情況、可能的主要放射性核素種類等，描述廢物來源于哪種堆型，哪個回路或系統(tǒng)，該場所的本底水平，產(chǎn)生的階段。

（2）材質(zhì)特性：描述物料的材質(zhì)類型，如混凝土、金屬、塑料、紙張或橡膠等。材質(zhì)不同，物料的測量內(nèi)容及方法也不相同。

（3）廢物量：明確污染物料的數(shù)量及重量。

（4）物料的污染特性：污染種類，表面污染、體污染及活化;主要放射性核素類型;污染深度，活度濃度水平。

（5）物料的輻射特性：如α、β、γ核素污染。

（6）物料儲存時間：一般來說需將物料先儲存一年以上，去除半衰期小于30d的短半衰期核素造成的影響。

（7）電廠的相關(guān)運行歷史及事件：①正常運行工況，核電廠在規(guī)定的運行限值和條件范圍內(nèi)的運行;②其他工況（包括缺失運行記錄），包括預(yù)計運行事件和事故工況以及運行記錄缺失的情況。

2.2 輻射水平檢測內(nèi)容設(shè)計

（1）檢測方法的選擇。

根據(jù)源項分析結(jié)果（污染特性，輻射特性），對輻射水平檢測方法進(jìn)行選擇。依據(jù)GB 17947-2008確定輻射檢測儀器的方法。

檢測方法有表面污染測量、活動濃度測量和表面劑量率測量三種。

（2）檢測儀器的選擇。

選擇檢測儀器，主要取決于所選檢測方法，方法共分三類：表面掃測、體積測量和采樣進(jìn)行實驗室分析。依據(jù)GB 17947-2008確定輻射檢測儀器的性能及特性要求。

（3）分類收集、暫存。

按照污染程度，將待解控其分為兩類：Ⅰ類（污染水平<污染控制水平）和Ⅱ類（污染水平>污染控制水平）。污染控制水平參考GB 18871-2002，若污染水平<污染控制水平，經(jīng)審管部門同意后，可直接實施解控。

（4）預(yù)處理。

選定電廠控制區(qū)內(nèi)的某一個開闊空間，建立物料拆除、解體等預(yù)處理的工作區(qū)域，依據(jù)先Ⅰ類，后Ⅱ類的原則，逐批次分步進(jìn)行預(yù)處理：物料的整體拆卸、分開收集，表面清潔平整使其適合測量操作等。

（5）輻射水平檢測。

輻射水平檢測涉及一系列過程，具體過程分為以下兩種：

①表面污染測量或表面劑量率測量

某些物料需先進(jìn)行表面污染測量或表面劑量率測量（如金屬框架），再進(jìn)行抽檢評估（即采樣分析），過程如下：

對經(jīng)過分類收集及預(yù)處理的物料，進(jìn)行分組或分批次測量。選擇檢測方法及檢測儀器，對物料進(jìn)行檢測，記錄物料的表面污染值或表面劑量率值的平均值和熱點值。對滿足解控要求的進(jìn)行抽檢評估，對不滿足解控要求的，實施去污、儲存或分揀后再測量，若依舊無法滿足解控要求，則作放射性廢物儲存或處置。

②采樣及主要放射性污染核素活度濃度測量

某些物料不需要先進(jìn)行表面污染測量（如APG樹脂），直接進(jìn)行采樣分析來得到主要放射性污染核素活度，采樣要求如下：

對（數(shù)量少）小的物體，可進(jìn)行全部測量;對大的物體（數(shù)量多或體積大），采集的樣品量應(yīng)具有足夠的統(tǒng)計意義，應(yīng)至少滿足95%的置信水平要求。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了樣品代表性的評估計算方法，參見公式（2）：

（2）

式中，S為樣本標(biāo)準(zhǔn)差;n為要求最少樣品數(shù);X為n個樣品測量平均值。根據(jù)樣品本身特性的不同，樣品采集時可采用科學(xué)的采樣布點方法，對樣品的采集量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

2.3 解控實施

（1）解控判定條件。

按批次（包括若干抽樣單位），當(dāng)抽樣單位所有樣品的主要放射性污染核素活度濃度，滿足公式（1）時，則待解控物料可以進(jìn)行解控;

如在抽樣單位中有一個樣品不滿足公式（1），需增大抽樣單位的取樣個數(shù)至原來的多倍（待數(shù)據(jù)積累充分后，倍數(shù)可作相應(yīng)增減），如多倍樣品的主要放射性污染核素活度濃度，全部滿足公式（1）時，則待解控物料（剔除超標(biāo)樣品）予以解控。

（2）不予解控判定條件。

按批次（包括若干抽樣單位），當(dāng)抽取單位所有樣品的主要放射性污染核素活度濃度，如有二個或以上樣品不滿足公式（1）時，則待解控物料不予解控;

如在抽樣單位中有一個樣品不滿足公式（1），需增大抽取單位的取樣個數(shù)至原來的多倍（待數(shù)據(jù)積累充分后，倍數(shù)可作相應(yīng)增減），如多倍樣品的主要放射性污染核素活度濃度，其中一個樣品不滿足公式（1）時，則待解控物料不予解控。

當(dāng)所有檢測數(shù)據(jù)滿足判定條件時，才能做出解控判定結(jié)果。

3 ?清潔解控標(biāo)準(zhǔn)流程優(yōu)化建議

3.1 清潔解控流程標(biāo)準(zhǔn)化

為了規(guī)范核電廠輕微污染物料清潔解控操作，現(xiàn)提出建立支持和簡化最終解控判定的標(biāo)準(zhǔn)化流程的建議。

（1）制定輕微污染物料清潔解控總標(biāo)準(zhǔn)化流程;

（2）同時在同樣堆型（如壓水堆），同樣源項，同樣工況情況下，按物項，一物一議，建立相應(yīng)物料的清潔解控標(biāo)準(zhǔn)化流程。

經(jīng)過環(huán)保部審批過后，各個核電站將該流程涵蓋入《放射性廢物管理大綱》內(nèi)，嚴(yán)格按照相應(yīng)流程對物料進(jìn)行清潔解控。

3.2 二次解控物料解控流程建議

為了降低清潔解控工作的花費，提高解控工作效率與質(zhì)量，現(xiàn)提出對同一核電站、同一來源、同一工況、同一物項、同一廢物量的物料進(jìn)行第二次清潔解控申請時相關(guān)流程的簡化。

（1）源項分析的建議。

對于已知同一來源，同一運行狀態(tài)，同一物項，同一廢物量的物料（以下簡稱為二次解控物料），在源項分析階段可以只考慮物料的儲存時間，因為在同一運行狀態(tài)情況下，來源于相同堆型，同一回路或系統(tǒng)的同一材質(zhì)的物料在理論上應(yīng)該具有相同的污染類別、污染核素類型、活度濃度水平及輻射特性。

（2）確定解控限值的建議。

對于二次解控物料，相關(guān)污染核素清潔解控水平已知，人員可能受照劑量估算理論上應(yīng)該差距不大，特定免管水平應(yīng)該一致，故可省略此步。

（3）檢測方法選擇的建議。

對于二次污染物料，由于源項分析結(jié)果相同（貯存時間相差不大），故檢測方法相同，可省略此步。

（4）檢測儀器選擇的建議。

儀器的選擇主要取決于檢測方法的選擇，在檢測方法不變情況下，儀器的選擇也不變。故可省略此步。

（5）輻射水平檢測的建議。

對于二次污染物料，在對物料源項清楚且取得經(jīng)驗和數(shù)據(jù)積累后，可適當(dāng)減少抽檢評估所采集的樣品數(shù)。

4 ?結(jié)語

通過對國內(nèi)核電廠輕微污染物料清潔解控技術(shù)和流程進(jìn)行調(diào)研，闡述了清潔解控的概念和方法，針對現(xiàn)有的核電廠輕微污染物料清潔解控流程進(jìn)行了分析，從便于實施解控的角度，在解控流程進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化方面提出了優(yōu)化建議，有利于保障未來核電廠輕微污染物料清潔解控工作順利實施，提高清潔解控工作的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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