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简介

  放射性废物为含有放射性核素或被放射性核素污染,其浓度或活度大于国家审管部门规定的清洁解控水平,并且预计不再利用的物质。放射性废物尽管有各种各样,但却具有一些共同特征:[1]

  ①含有放射性物质。它们的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除,只能靠放射性核素自身的衰变而减少。

  ②射线危害。放射性核素释放出的射线通过物质时发生电离和激发作用,对生物体会引起
放射性废物固化处理装置
辐射损伤。

  ③热能释放。放射性核素通过衰变放出能量,当废液中放射性核素含量较高时,这种能量的释放会导致废液的温度不断上升甚至自行沸腾。

  放射性废物的危害包括物理毒性、化学毒性和生物毒性。通常主要是物理毒性。有些核素如还具有化学毒性,此外,对于混合废物含有有毒、有害化学污染物。至于生物毒性,仅来自医院的个别废物才可能掺有。物理毒性指的是辐射作用。大剂量照射可出现确定性效应,小剂量照射会出现随机性效应。[2]

来源分类

  放射性废物的来源大致可分为四类:

  核燃料生产过程

  主要包括铀矿开采、冶炼和燃料元件加工等。铀矿开采和冶炼过程产生的废物主要有废矿石、废矿渣、尾矿等固体废物,矿坑水、湿法作业中产生的工艺废水等液体废物,以及由放射性气溶胶、粉尘等组成的气体废物。这类废物主含有铀、、氡、、钋等天然放射性物质,比活度较低,产生的数量大。铀回收和燃料元件加工过程产生的废物主要是含铀废液。

  反应堆运行过程

  反应堆中生成的大量裂变产物,一般情况下保留在燃料元件包壳内,当发生元件包壳破损事故时,会有少量裂变产物泄漏到冷却循环水中。反应堆冷却循环水中的杂质(循环系统腐蚀产物)受中子照射后也会形成放射性的活化产物,冷却循环水也就具有放射性。

  核燃料后处理过程

  大量裂变产物是核燃料后处理过程的主要废物。在燃料元件切割和溶解时有部分气体裂变产物(氪85、碘129等)从燃料元件中释放出来,进入废气系统。99%以上的裂变产物都留在燃料溶解液里。当进行化学分离时,则集中在第一萃取循环过程(见普雷克斯流程)的酸性废液中。这部分废液的比活度很高,释热量大,是放射性废物管理的重点。此外还有第二、三萃取循环过程产生的废液、工艺冷却水、洗涤水等。这部分废液体积大,但比活度较低。

  其他来源

  核工业部门退役的核设施,核武器生产和试验以及其他使用放射性物质的部门如医院学校、科研单位、工厂等产生的各种废物。这些废物种类不少,形式多样。

分级

  放射性废物,按其物理性状分为气载废物、液体废物和固体废物三类。
放射性废物地下储存库

  放射性气载废物按其放射性浓度水平分为不同的等级。放射性浓度以Bq/m3(Bq/L)表示。

  放射性固体废物首先按其所含核素的半衰期长短和发射类型分为五种,然后按其放射性比活度水平分为不同的等级。放射性比活度以Bq/kg表示。

放射性气载废物的分级

  第Ⅰ级(低放废气):浓度小于或等于4×107Bq/m3。

  第Ⅱ级(中放废气):浓度大于4×107Bq/m3。

放射性液体废物的分级

  第Ⅰ级(低放废液):浓度小于或等于4×106Bq/L。

  第Ⅱ级(中放废液):浓度大于4×106Bq/L,小于或等于4×1010Bq/L。

  第Ⅲ级(高放废液):浓度大于4×1010Bq/L。

放射性固体废物的分级

  放射性固体废物中半衰期大于30a的α发射体核素的放射性比活度在单个包装中大于4×106Bq/kg(对近地表处置设施,多个包装的平均α比活度大于4×105Bq/kg)的为α废物

  除α废物外,放射性固体废物按其所含寿命最长的放射性核素的半衰期长短为分四种。

  含有半衰期小于或等于60d(包括核素碘-125)的放射性核素的废物,按其放射性比活度水平分为二级。

  第Ⅰ级(低放废物):比活度小于或等于4×106Bq/kg 。

  第Ⅱ级(中放废物):比活度大于4×106Bq/kg 。

  含有半衰期大于60d、小于或等于5a(包括核素钴-60)的放射性核素的废物,按其放射性比活度水平
放射性废物
分为二级。

  第Ⅰ级(低放废物):比活度小于或等于4×106Bq/kg。

  第Ⅱ级(中放废物):比活度大于4×106Bq/kg。

  含有半衰期大于5a、小于或等于30a(包括核素铯-137)的放射性核素的废物,按其放射性比活度水平分为三级。

  第Ⅰ级(低放废物):比活度小于或等于4×106Bq/kg。

  第Ⅱ级(中放废物):比活度大于4×106Bq/kg、小于或等于4×1011Bq/kg,且释热率小于或等于2 kW/m3。

  第Ⅲ级(高放废物):释热率大于2kW/m3,或比活度大于4×1011Bq/kg。

  含有半衰期大于30 a的放射性核素的废物(不包括α废物),按其放射性比活度水平分为三级。

  第Ⅰ级(低放废物):比活度小于或等于4×106Bq/kg。

  第Ⅱ级(中放废物):比活度大于4×106Bq/kg,且释热率小于或等于2 kW/m3。

  第Ⅲ级(高放废物):比活度大于4×1010Bq/kg,且释热率大于2 kW/m3。

豁免废物

  对公众成员照射所造成的年剂量值小于0.01mSv,对公众的集体剂量不超过1人·Sv/a的含极少放射性核素的废物。[3]

来源

  核燃料生产过程 

  主要包括铀矿开采、冶炼和燃料元件加工等。铀矿开采和冶炼过程产生的废物主要有废矿石、废矿
放射性废物
渣、尾矿等固体废物,矿坑水、湿法作业中产生的工艺废水等液体废物,以及由氡和钋的放射性气溶胶、粉尘等组成的气体废物。这类废物主含有铀、钍、氡、镭、钋等天然放射性物质,比活度较低,产生的数量大。铀回收和燃料元件加工过程产生的废物主要是含铀废液。

  反应堆运行过程 

  反应堆中生成的大量裂变产物,一般情况下保留在燃料元件包壳内,当发生元件包壳破损事故时,会有少量裂变产物泄漏到冷却循环水中。反应堆冷却循环水中的杂质(循环系统腐蚀产物)受中子照射后也会形成放射性的活化产物,冷却循环水也就具有放射性。

  核燃料后处理过程 

  大量裂变产物是核燃料后处理过程的主要废物。在燃料元件切割和溶解时有部分气体裂变产物(氪85、碘129等)从燃料元件中释放出来,进入废气系统。99%以上的裂变产物都留在燃料溶解液里。当进行化学分离时,则集中在第一萃取循环过程(见普雷克斯流程)的酸性废液中。这部分废液的比活度很高,释热量大,是放射性废物管理的重点。此外还有第二、三萃取循环过程产生的废液、工艺冷却水、洗涤水等。这部分废液体积大,但比活度较低。

  其他来源 

  核工业部门退役的核设施,核武器生产和试验以及其他使用放射性物质的部门如医院、学校、科研单位、工厂等产生的各种废物。这些废物种类不少,形式多样。

管理和处置

放射性废物管理的基本原则

  放射性废物不加党的管理会在现在或将来对人来健康和环境产生不利影响,放射性废物管理必须履行旨在保护人类健康和管理的各项措施。国际原子能机构(IAEA)在征集成员国意见的基础上,经理事会批准,于1995年发布了放射性废物管理九条基本原则。

  1、保护人类健康

  放射性废物管理必须确保对人来健康的保护达到可接受水平。

  2、保护环境

  放射性废物管理必须提供环境保护达到可接受水平。

  3、超越国界的保护

  放射性废物管理必须考虑对人体健康和环境的超越国界可能的影响。

  4、保护后代

  放射性废物管理必须保证对后代预期的健康影响不大于当今可接受的有关水平。

  5、不给后代造成不适当负担

  6、纳入国家法律框架

  7、控制放射性废物产生

  8、兼顾放射性废物产生和管理各阶段间的相依性

  9、保证废物管理设施安全

放射性废物安全管理的环节

  1、安全分析和环境影响评价

  2、安全文化

  3、质量保证

  4、研究和开发

  5、文件化和数据库

  6、人员培训和资格认定

  7、应急计划

放射性废物处置的基本原则是

  ①改革不合理的工艺操作,防止不必要的污染并开展废物的回收利用(见放射性废物利用);

  ②对已产生的废物分类收集,分别贮存、处理,处理方法要求安全、经济、净化效率高和简单易行;

  ③尽量减小容积以节省运输、贮存和处理费用;

  ④向环境稀释排放时要按照“合理、可行、尽量低”的原则严格控制;

  ⑤以稳定的固化体形式贮存,以减少放射性核素迁移扩散(见放射性废物固化);

  ⑥废物的最终处置必须做到同生物圈有效地隔离。

  放射性废物处置的基本方法是:

  稀释分散、浓缩贮存以及回收利用。放射性废液浓缩后贮存只是暂时性措施,存在着不安全因素,必须将放射性废液或浓缩物转化成为稳定的固化体,才能安全地转运、贮存和处置。

最终处置

  包括对放射性排出物的控制处置(稀释处置)和废物的最终处置。放射性排出物(液体、气体)向环境中稀释排放时必须控制在正式规定的排放标准以下。放射性废物最终处置意味着不再需要人工管理,不考虑将废物再回取的可能。因此,为防止放射性废物对自然环境和人类的危害,须将它与生物圈很好地隔离。[4]

管理

  放射性废物管理的基本原则是:①改革不合理的工艺操作,防止不必要的污染并开展废物的回收利用(见放射性废物利用);②对已产生的废物分类收集,分别贮存、处理,处理方法要求安全、经济、净化效率高和简单易行;③尽量减小容积以节省运输、贮存和处理费用;④向环境稀释排放时要按照“合理、可行、尽量低”的原则严格控制;⑤以稳定的固化体形式贮存,以减少放射性核素迁移扩散(见放射性废物固化);⑥废物的最终处置必须做到同生物圈有效地隔离。

  处理

  放射性废物处理的基本方法是:稀释分散、浓缩贮存以及回收利用。放射性废液浓缩后贮存只是暂时性措施,存在着不安全因素,必须将放射性废液或浓缩物转化成为稳定的固化体,才能安全地转运、贮存和处置。

  处置

  包括对放射性排出物的控制处置(稀释处置)和废物的最终处置。放射性排出物(液体、气体)向环境中稀释排放时必须控制在正式规定的排放标准以下。放射性废物最终处置意味着不再需要人工管理,不考虑将废物再回取的可能。因此,为防止放射性废物对自然环境和人类的危害,须将它与生物圈很好地隔离。最终处置的主要对象是高放废物和超铀废物。

危害

  放射性废物是指放射性废水、废气和固体废物。随着原子能工业发展和放射性同位素日趋广泛应用,放射性废物日趋增多,如不经处理或处理不当而外排,会使环境遭受放射性污染,不仅影响动植物的生长,恶化水体,且危害人体健康,甚至对后代产生不良影响。

  放射性物质具有裂变性质,在衰变过程中可辐射出α、β、γ射线。直接来自地球和建筑物的Y射线约占整个辐射剂量的一半。食物和饮水中含有微量镭,空气中还有氨和宇宙线放出的辐射,另外,人们还从医疗、生产和核爆炸的落下灰尘中,接受一些人为放射性元素的照射。

  放射性污染的主要来源为原子能工业排放的各种放射性废物,核武器试验所产生的放射性沉降物,铀、钍矿开采与冶炼所排放的放射性废物,以及医疗、科研排出的含有放射性物质等。放射性物质对人体健康影响很大,对人体组织和器官有损伤作用,既可在人体之外造成外照射损伤,也可通过饮食或呼吸进入人体造成内照射损伤。因此人、畜吸入大气中放射性微尘或误食含有放射性物质的水、水生生物农作物等,会引起放射性疾病。据介绍,放射性物质对人的半致死剂量约为400rad,照射650rad100%死亡;照射剂量150rad以下,死亡率下降为零。但在这种情况下并不是没有损伤作用,据国外报道,往往20年后才能表现出来一些症状,主要表现为癌症.包括白血病骨癌肺癌甲状腺癌,还可表现为不同程度的寿命缩短,能导致头昏、疲乏无力、脱发、红班、白血球减少或增多、血小板减少等病症。且放射性物质的慢性作用,会遗留后患,可遗传给子孙后代。

研究和展望

  高放废物和超铀废物的最终处置是放射性废物管理科学研究的重点。从50年代到80年代,国际上提出过许多方案:如在地下数百米或更深的地层建造最终处置库的深地层处置;投放到数千米深海底的深海床处置;南极冰层处置;用火箭将废物送到地球引力以外的宇宙处置;通过核反应使长寿命核素转变为短寿命或稳定核素的嬗变处置等,其中深地层处置方案的研究工作进行得最多。

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