飛鳳山低、中放固體廢物處置場運(yùn)行與處置管理實(shí)踐

周兆宇，王 杰

（中核清原環(huán)境技術(shù)工程有限責(zé)任公司，北京 100037）

飛鳳山處置場是我國第3座低、中水平放射性固體廢物近地表處置場，其自動(dòng)化運(yùn)行程度較高。飛鳳山處置場的規(guī)劃處置容量為1.8×105m3，2015年建成了處置容量為3.2×104m3的14個(gè)處置單元及相關(guān)配套設(shè)施，2016年5月獲得國家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行許可證，同年年底開始首批放射性廢物的接收及處置。截至2019 年12 月底，飛鳳山處置場已接收并處置廢物約1.9×104m3［1］。

本文主要介紹飛鳳山處置場3年多的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)及放射性廢物處置實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我國放射性廢物的近地表處置提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 處置場運(yùn)行管理

1.1 地理自然條件

飛鳳山處置場位于四川省，該地區(qū)四季分明，雨量充沛，年平均氣溫16.7℃，最高38.7℃，最低-4.1℃，年平均降雨量為866.6 mm，日最大降雨量233.6 mm，地下水位埋深為3～21 m，水位隨季節(jié)性變化較大。

1.2 處置場布局設(shè)計(jì)

飛鳳山處置場充分考慮了處置廢物的核算遷移、場址特征和地理位置等特點(diǎn)，將場區(qū)按運(yùn)行區(qū)、緩沖帶和處置區(qū)布設(shè)，如圖1所示。處置區(qū)主要布設(shè)處置單元及輔助設(shè)施。緩沖帶用于減少建造過程的工程量，最大限度地保留植被，預(yù)留后續(xù)擴(kuò)建用地及為關(guān)閉覆蓋預(yù)留空地。運(yùn)行區(qū)主要布設(shè)辦公室及實(shí)驗(yàn)室。

1.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)及職責(zé)

中核清原環(huán)境技術(shù)工程有限責(zé)任公司（以下簡稱“公司”）依法辦理了放射性固體廢物處置許可證及處置場運(yùn)行許可證［2,3］，并負(fù)責(zé)飛鳳山處置場的運(yùn)行管理工作，依法對(duì)飛鳳山處置場的核安全負(fù)全面責(zé)任。公司下設(shè)處置工程部，對(duì)飛鳳山處置場的安全運(yùn)行及廢物接收處置工作進(jìn)行管理，并設(shè)置了處置場運(yùn)行階段的組織機(jī)構(gòu)，如圖2所示。處置場下設(shè)安環(huán)部、生產(chǎn)部、質(zhì)保部和綜合部，各部門按職責(zé)開展相應(yīng)工作。

圖1 處置場布局示意圖Fig.1 Disposal site layout schematic diagram

圖2 飛鳳山處置場運(yùn)行階段組織機(jī)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of the operation organizational structure of Feifengshan Disposal Site

1.4 防洪度汛

針對(duì)處置場場址所在區(qū)域降雨量豐富、匯水面積較大等情況，處置工程部設(shè)置了完善的截排洪系統(tǒng)及地下水疏排系統(tǒng)。截洪溝系統(tǒng)應(yīng)用臺(tái)階式泄水道+消力池的消能方案實(shí)現(xiàn)消能和穩(wěn)流。處置工程部制訂了《防洪度汛實(shí)施方案》《防洪度汛專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案》等一系列防洪度汛制度，并在每年5～10 月的汛期開展每年一次的防洪度汛專項(xiàng)演練，提高汛期應(yīng)急能力。

不同于西北處置場和北龍?zhí)幹脠龅氖?，飛鳳山處置場的最大特點(diǎn)是擁有安全等級(jí)為一級(jí)的人工挖方高邊坡，因此，飛鳳山處置場防洪度汛中最關(guān)鍵的一項(xiàng)任務(wù)是確保邊坡安全穩(wěn)定。處置工程部采取了如下措施:用坡頂截水溝、馬道排水溝、坡面跌水和坡腳排水溝減少坡面地表水下滲；用坡面仰斜式排水孔、集水井和坡腳排水滲溝降低坡內(nèi)地下水水位；用27個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控地下水水位變化。3年來，邊坡地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，地下水水位受降雨影響較為明顯，豐枯季漲幅明顯。由于仰斜式排水孔和坡腳排水滲溝的有效疏排作用，地下水水位處于動(dòng)態(tài)變化且安全的范圍內(nèi)。

1.5 構(gòu)筑物及設(shè)備的維護(hù)

處置場主要通過監(jiān)（檢）測和維護(hù)維修的措施實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物及設(shè)備的安全和可靠。主要構(gòu)筑物為邊坡和處置單元，處置場通過布設(shè)在其上的監(jiān)測設(shè)備獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析其是否處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。多年邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表明，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均小于預(yù)警值，且邊坡變形趨勢(shì)逐漸趨于穩(wěn)定，進(jìn)入動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測階段。截至2018 年年底，對(duì)處置單元沉降監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析表明，處置單元在封頂后最大累計(jì)沉降量為-7.6 mm，對(duì)應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的最大沉降速率為0.025 mm/d，對(duì)照“當(dāng)最后100 d 的沉降速率小于0.01～0.04 mm/d 時(shí)可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段”的要求［4］，處置單元已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。飛鳳山處置場的主要設(shè)備有20 t數(shù)控吊車和各類輻射監(jiān)測儀器，工作人員通過定期維修維護(hù)和檢定確保其處于安全且滿足吊裝需求的狀態(tài)。同時(shí)，工作人員還對(duì)處置場的電氣、防雷和消防等設(shè)備進(jìn)行了定期和不定期檢測，檢測結(jié)果表明，各項(xiàng)檢測項(xiàng)目符合規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求。

1.6 安全質(zhì)量管理

安全質(zhì)量管理以內(nèi)部自查、外部監(jiān)查和監(jiān)管部門監(jiān)督檢查的方式進(jìn)行，核心是內(nèi)部自查。根據(jù)西北處置場數(shù)十年的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)反饋和飛鳳山處置場自身的特點(diǎn)，飛鳳山處置場制訂了完善的安全質(zhì)量管理體系。安全管理方面，處置場建立了安全制度規(guī)定和應(yīng)急體系，按計(jì)劃開展“三級(jí)”安全生產(chǎn)教育和“四新”技能培訓(xùn)等各類培訓(xùn)，交錯(cuò)進(jìn)行定期安全檢查和不定期隱患排查，受控管理風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，閉環(huán)管理檢查問題，每年和每兩年各開展一次專項(xiàng)和綜合演練［5］。質(zhì)量管理方面，處置場嚴(yán)格按照公司批復(fù)的質(zhì)量保證大綱和質(zhì)量監(jiān)督計(jì)劃開展，實(shí)施“全員、全過程、全方位”的質(zhì)量管理，按季開展質(zhì)量趨勢(shì)分析，相關(guān)方每年進(jìn)行一次質(zhì)保監(jiān)查，對(duì)處置工藝進(jìn)行全流程質(zhì)量控制和質(zhì)量保證，采用臺(tái)賬式管理特種設(shè)備及人員資質(zhì)，并定期檢定和校準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備等。

監(jiān)管部門的監(jiān)督檢查主要由生態(tài)環(huán)境部西南核與輻射安全監(jiān)督站按照日常、例行和非例行檢查的方式［6］開展，歷次監(jiān)督檢查充分肯定了飛鳳山處置場為確保廢物安全處置所做的工作。另外，處置場正在開展安全全過程系統(tǒng)分析工作，分析結(jié)果將進(jìn)一步補(bǔ)充和完善飛鳳山處置場的長期安全和穩(wěn)定評(píng)價(jià)，建立飛鳳山處置場安全全過程分析體系，以期推動(dòng)我國近地表處置場安全全過程系統(tǒng)分析導(dǎo)則的具體實(shí)踐工作。

2 放射性廢物接收處置

為確保飛鳳山處置場接收處置的放射性廢物包滿足《低、中水平放射性固體廢物近地表處置安全規(guī)定》（GB 9132—2018）《放射性廢物體和廢物包的特性鑒定》（EJ 1186—2005）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求［7-9］，處置場結(jié)合場址特性、擬處置廢物特性、包裝容器類型和廢物量等綜合因素制訂了圖3所示的處置工藝流程，主要包括廢物核實(shí)認(rèn)定、處置場抽檢、定位碼放、砂漿澆注、處置單元封頂和關(guān)閉覆蓋等。

圖3 處置工藝流程Fig.3 Disposal process

2.1 廢物包符合性控制

廢物包的來源是廢物產(chǎn)生單位，因此，廢物包在送往處置場進(jìn)行最終處置前，處置場進(jìn)行了核實(shí)認(rèn)定及處置場抽檢工作。

在核實(shí)認(rèn)定階段，處置場收到廢物產(chǎn)生單位按要求提交的“四書一表”申請(qǐng)文件，經(jīng)過文件符合性審查后，處置場派遣專人到廢物產(chǎn)生單位開展現(xiàn)場監(jiān)查工作，并根據(jù)監(jiān)查情況適時(shí)開展廢物取樣的第三方檢測工作。監(jiān)查活動(dòng)結(jié)束后，對(duì)符合接收要求的廢物包出具《廢物包處置認(rèn)定通知書》，隨后安排有資質(zhì)許可單位將廢物包運(yùn)輸至處置場。

廢物包運(yùn)抵處置場后，處置場按照接收要求對(duì)運(yùn)輸車、貨包和廢物包進(jìn)行檢查、監(jiān)測，同時(shí)，按一定比例對(duì)廢物包進(jìn)行非破壞性抽檢。針對(duì)滿足接收要求的廢物包，處置場為其辦理交接手續(xù)，予以接收并按批準(zhǔn)的處置計(jì)劃進(jìn)行碼放處置作業(yè)；針對(duì)不符合接收要求的廢物包，將其退回廢物產(chǎn)生單位或協(xié)商轉(zhuǎn)運(yùn)至距離最近且具備放射性廢物整備條件的核設(shè)施進(jìn)行重新整備，相應(yīng)費(fèi)用由廢物產(chǎn)生單位承擔(dān)。

2.2 廢物包的碼放處置

鑒于飛鳳山處置場可接收處置的廢物包表面劑量率最高可達(dá)45.5 mSv/h，因此，在碼放處置階段，處置場將面臨天空反散射和碼放人員的輻射防護(hù)等問題。

針對(duì)天空反散射問題，處置場采取處置單元內(nèi)部再分格的方式進(jìn)行碼放，通過輻射防護(hù)屏蔽計(jì)算，并獲批如下分格碼放方案:廢物包表面劑量率＜1.5 mSv/h 的廢物包不分格碼放，廢物包表面劑量率≥1.5 mSv/h 的廢物包劃分為6格或25格碼放，分格碼放方案如圖4所示。通過采用分格碼放方案后，處置單元外墻1 m外的γ劑量率為0.43～1.82 μSv/h，距離處置單元越遠(yuǎn)，輻射水平越低。同時(shí)，處置單元碼放滿廢物包后進(jìn)行頂板施工期間的輻射監(jiān)測結(jié)果表明，頂板施工前、中、后的γ劑量率在0.42～6.69 μSv/h，后者數(shù)據(jù)較高的原因是受相鄰處置單元已碼放廢物包的天空反散射影響，但均遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)的控制值25 μSv/h。綜上，分格方案不僅可以有效降低天空反散射的影響，還兼具靈活性，可滿足不同廢物包的及時(shí)處置及連續(xù)碼放需求。分格方案不僅可以解決廢物產(chǎn)生單位長期積存廢物的問題，還可降低廢物產(chǎn)生單位及處置場的運(yùn)維成本。

圖4 不同表面劑量率廢物包在處置單元的分格碼放示意圖Fig.4 Schematic diagram of grid putting of wastes with different surface dose rates in disposal units

然而，分格碼放方案會(huì)降低處置單元的容積利用率。例如，在采用井字型碼放400 L桶型廢物包情形下，不分格、6分格和25分格的處置單元容積利用率分別為50.4%、42.34%和29.62%。針對(duì)此情況，處置場通過改變碼放方式、研發(fā)新型碼放吊具和優(yōu)化格間布局等方式（如用圖5 所示的多桶電磁式吊具代替單桶機(jī)械式吊具），在實(shí)際碼放過程解決了處置單元容積利用率低、碼放效率低和碼放間隙較大的問題，并在實(shí)踐中取得了非常好的效果。由表1可知，多桶電磁式吊具解決了實(shí)際碼放中存在的問題，不僅提高了廢物包的碼放效率和處置單元容積利用率，而且對(duì)提升處置場的處置能力具有非常重要的意義。

圖5 多桶電磁吊具Fig.5 Multi-barrel electromagnetic spreader

表1 采用多桶、電磁式吊具解決的問題、措施及效果Table 1 Problems,measures and effects of using the hanger with multi-bucket and electromagnetic type

針對(duì)碼放人員輻射防護(hù)等問題，處置場應(yīng)用了距離防護(hù)的措施。具體措施是在處置單元上方安裝數(shù)控吊車，碼放時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控操作。在處置單元碼放廢物包期間，處置單元內(nèi)無碼放人員，人員均在距離處置單元160 m外的控制室遙控吊車進(jìn)行碼放工作，碼放信號(hào)通過光纜傳輸，具體碼放過程如圖6所示。運(yùn)輸車通過處置單元預(yù)留的汽車通道進(jìn)入待處置單元（圖6中單元N）的相鄰處置單元內(nèi)（圖6中單元N+1），處置單元上方帶擋雨倉房的20 t 數(shù)控吊車接收控制室發(fā)出的碼放信號(hào)并從運(yùn)輸車內(nèi)吊起廢物包并運(yùn)行在N 單元內(nèi)，按審批碼放方案采取分層立式碼放的方式精確碼放廢物包，實(shí)現(xiàn)每個(gè)廢物包具有獨(dú)一無二的碼放坐標(biāo)。N-1單元碼放完成后，數(shù)控吊車移動(dòng)到N 單位進(jìn)行碼放，N-1單元進(jìn)行頂板施工，依次類推。故整個(gè)碼放環(huán)節(jié)中，碼放人員不直接接受輻射照射，僅接受控制室內(nèi)的本底照射，劑量可控。同時(shí)，碼放過程中如涉及數(shù)控吊車檢修及吊具更換等工作，則數(shù)控吊車移動(dòng)到N+1 處置單元進(jìn)行上述工作。通過監(jiān)測，N+1處置單元內(nèi)γ劑量率小于5 μSv/h，因此，檢修和更換吊具的工作人員接受的輻射劑量也可控。

圖6 廢物包在處置單元中的碼放示意圖Fig.6 Layout schematic diagram of waste packages in the disposal unit

3 輻射防護(hù)

3.1 個(gè)人劑量控制

在廢物接收與處置作業(yè)期間，工作人員（含相關(guān)方直接從事放射性作業(yè)的人員）均佩戴熱釋光個(gè)人劑量計(jì)和個(gè)人電子劑量報(bào)警器。處置場每日登記統(tǒng)計(jì)個(gè)人電子劑量報(bào)警器數(shù)據(jù)，每季度或每個(gè)工作階段測讀和統(tǒng)計(jì)熱釋光個(gè)人劑量計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明［10］，在處置場運(yùn)行的3年多時(shí)間里，工作人員人均劑量約為0.12 mSv，個(gè)人累積劑量最高值約1 mSv/a。經(jīng)分析，個(gè)人累積劑量值最高的人員在1年內(nèi)連續(xù)參加處置單元頂板和分格施工過程中的鋼筋綁扎工作。綜上可知，在處置場運(yùn)行的3年多時(shí)間里，工作人員的個(gè)人有效劑量數(shù)據(jù)均遠(yuǎn)低于處置場正常運(yùn)行情況下的管理限值5 mSv/a，說明處置場的職業(yè)防護(hù)與輻射防護(hù)安全措施是有效的。

3.2 設(shè)備及場所控制

處置場采用遠(yuǎn)程操作處置工藝，減少了設(shè)備的直接接觸放射性。放射性作業(yè)前，工作人員均事先利用CoMo170 完成表面污染測量工作，事后再進(jìn)行測量。歷次監(jiān)測均未發(fā)現(xiàn)污染。

控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)的工作場所進(jìn)行外照射γ劑量率和表面污染監(jiān)測，每次監(jiān)測完成后，工作人員在場所設(shè)置的“輻射告知牌”上更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)大于5 μSv/h 的區(qū)域設(shè)置警戒區(qū)，控制人員作業(yè)時(shí)間對(duì)小于5 μSv/h 的區(qū)域，處置場要求無作業(yè)任務(wù)人員不得長時(shí)間逗留，整個(gè)作業(yè)區(qū)域嚴(yán)禁吸引和飲食。歷次監(jiān)測結(jié)果表明，工作場所未發(fā)現(xiàn)污染，個(gè)人劑量低于管理限值。

3.3 相關(guān)方管理

處置場針對(duì)相關(guān)方管理制訂了《相關(guān)方安全管理》等制度，對(duì)直接從事放射性作業(yè)的人員進(jìn)行培訓(xùn)授權(quán)管理，并加強(qiáng)個(gè)人劑量控制。個(gè)人劑量監(jiān)測結(jié)果表明，相關(guān)方人員個(gè)人有效劑量均遠(yuǎn)低于處置場正常運(yùn)行情況下的管理限值5 mSv/a。

3.4 小結(jié)

飛鳳山處置場運(yùn)行3年多以來，處置場運(yùn)行及相關(guān)方人員的個(gè)人年有效劑量均低于處置場的管理限值，從未發(fā)生過任何輻射事故，達(dá)到了輻射防護(hù)管理的目標(biāo)和要求。

4 環(huán)境監(jiān)測

飛鳳山處置場通過運(yùn)行前環(huán)境放射性本底調(diào)查獲得了場址及周圍環(huán)境輻射的本底水平，并嚴(yán)格按照環(huán)境監(jiān)測大綱開展了運(yùn)行階段環(huán)境監(jiān)測，持續(xù)獲得場址及周圍環(huán)境輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握其水平和變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)處置場運(yùn)行對(duì)周圍環(huán)境影響，并定期向監(jiān)管部門報(bào)告。

4.1 監(jiān)測范圍及項(xiàng)目

處置場環(huán)境監(jiān)測工作在以處置場為中心，半徑10 km 范圍內(nèi)進(jìn)行，監(jiān)測項(xiàng)目涉及陸地γ輻射、氣溶膠、土壤、地表水、地下水、生物等環(huán)境介質(zhì)中的總α、總β、總γ、90Sr，137Cs 等。監(jiān)測頻次因監(jiān)測項(xiàng)目的不同而不同，主要頻次有月、季、半年和年。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

由表2可知，處置場運(yùn)行3年多以來，環(huán)境監(jiān)測結(jié)果與本底調(diào)查監(jiān)測獲得的結(jié)果基本一致，未對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。

表2 飛鳳山處置場各主要監(jiān)測項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistical results of major monitoring items of Feifengshan Disposal Site

5 結(jié)語

飛鳳山處置場已安全運(yùn)行3年有余，利用遠(yuǎn)距離遙控操作，完成了西南地區(qū)歷史遺留及新產(chǎn)生的萬余立方米低、中水平放射性廢物的處置工作，積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些問題:

（1）按照當(dāng)前處置場的廢物處置進(jìn)度，預(yù)計(jì)2022年已建成的14個(gè)處置單元將處置滿。隨著西南地區(qū)老舊核設(shè)施退役的全面啟動(dòng)，以及為退役而新建的廢物處理設(shè)施的投入運(yùn)行，屆時(shí)將會(huì)產(chǎn)生大量的放射性廢物，我國需盡快開展后期處置單元的擴(kuò)建工作。

（2）處置場首次實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控?cái)?shù)控吊車進(jìn)行廢物包的碼放作業(yè)方式，但早期設(shè)計(jì)工況下數(shù)控吊車的運(yùn)行速度相對(duì)緩慢，為及時(shí)完成處置任務(wù)，處置場采取了將單班組調(diào)整為多班組和研發(fā)配置新型多桶吊具等多項(xiàng)措施。在確保吊車安全運(yùn)行的前提下，如何優(yōu)化改進(jìn)吊車的運(yùn)行效率是一個(gè)必須重視的問題。

針對(duì)上述問題，建議采取能力提升及優(yōu)化改進(jìn)的措施:

（1）全面貫徹落實(shí)廢物最少化要求，控制放射性廢物產(chǎn)生，優(yōu)化改進(jìn)放射性廢物處理工藝，盡可能地縮減最終形成的放射性廢物包數(shù)量，以此提高已建處置場的利用效率并節(jié)約有限的處置資源。

（2）加快飛鳳山處置場的擴(kuò)建事宜，力爭在2022 年年底完成擴(kuò)建工作，提升處置容量，以滿足相關(guān)單位的廢物處置需要。

（3）在確保安全、經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡快優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有數(shù)控吊車，提高吊車的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，同時(shí)配置多種類型的多桶吊具，提升處置接收效率。

（4）以處置為核心，加強(qiáng)廢物接收前的核實(shí)認(rèn)定工作，保障處置廢物信息真實(shí)有效，嚴(yán)格做好過程控制，滿足批復(fù)限值需要，滿足監(jiān)管部門要求。