分析核電廠廢物最小化中的輻射防護設計

葛旭陽

【摘 要】核電廠在具體運行過程中會產生大量的廢物，產生的輻射會對環境，以及人的身體健康造成直接影響。因此，在對核電廠進行分析過程中，應當將廢物最小化中輻射防護設計作為重點內容進行分析，從而提高設計的合理性，避免對環境造成嚴重危害。

【關鍵詞】核電廠；廢物；輻射防護；包裝容器

中圖分類號： P318 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0017-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.007

【Abstract】A large amount of waste will be produced during the operation of nuclear power plants.The radiation generated will have a direct impact on the environment and human health.Therefore，in the analysis of nuclear power plants，the radiation protection design in waste minimization should be taken as the key content for analysis.In order to improve the rationality of the design and avoid serious harm to the environment.

【Key words】Nuclear power plants；Waste；Radiation protection；Packaging containers

核電廠固體廢物處理設計過程中，應當將其輻射防護最小優化，以及廢物最小化原則。在具體設計過程中，采用的策略，以及實施方法都存在一定的差異性，在實際設計過程中，如何通過合理的方式，使兩者和諧統一，是設計人員在具體設計中需要重點思考的一項問題，下面，針對該項問題進行探討。

1 放射性廢物最小化的意義

（1）對環境保護和群眾健康意義重大。特別是在我國特色社會主義科學發展觀的要求下，應當在加強對核能的應用的基礎上，大力推行核電站放射性廢物最小化，能夠最大程度減少人們對核電站中形成的各種放射性廢物的傷害，減少人們身體受到的傷害，同時，也能夠起到維護生態環境穩定的作用，確保了核電事業的健康發展。

（2）將發射性廢物最小化作為最終的目標，開展具有針對性的管理工作，這一方面可以使相關單位的科學管理水平能夠得到提升，另一方面也可以使降低公眾對于核電站在運行期間，對于放射性廢物造成的危害的擔憂，具有不錯社會效益，可以促進核電事業的健康發展[1]。

（3）處理放射性廢物的難度較大，并且較高的費用，因此，推行廢物最小化，能夠有效的減少廢物的生成量，從而減少相關單位在實際作業過程中，在該方面的投入，具有不錯的經濟效益。

2 核放射物的來源及廢物最小化的合理實踐

2.1 核放射物的來源

核電站在運營期間會產生大量的發生性廢物，這些廢物通常都來自反應堆的運行。反應堆運行過程中，會形成具有放射性核素，從而會形成大量具有反射性，并且會對環境和對人們身體造成危害的放射性廢物。核素來自裂變和活化，從實際情況來看，活化過程產生的核素的半衰期通常都較多，具有長期輻射的放射性廢物的數量相對來說比較少[2]。與之不同的是，裂變核算半衰期通常都較長，因此，廢物放射性來源多數都是裂變核算。放射性廢物通常都通過設備泄漏、換料大修等途徑形成，廢物有氣、液、固三種形態。

2.2 廢物最小化的合理實踐

設計固體廢物處理工藝過程中，為了每隔廢物包內的廢物體積，通過對提升廢物減容比工藝進行應用，從而大幅度降低廢物的具體體積大小。在具體問題思考過程中，從減小廢物包體積角度入手，在設計廢物包裝容器時，應當摒棄過去體積大，壁厚的不合理設計方式，適當縮小容器體積，降低容器壁厚度，通過該方式，達到降低廢物包裝體積大小的最終目的。

在設計固體廢物處理設施布置方面，考慮到新的核電站多數采用的都為單堆布置方式，因此，在實際設計期間，為了降低成本，考慮設置服務廢物中心專設設施，對這種單獨的廢物處理中心進行應用，可以完成對核電站運行過程中，產生的各種廢物的合理處理[3]。

3 設計固體廢物期間輻射防護優化

新建核電站中的一項重要內容就是對各種廢物進行集中處理，在實際處理過程中，要對固體廢物進行收集、分揀、分裝等多項操作。針對核電站固體廢物處理輻射防護，進行最優化設計，在實際設計期間，應當對已經運行的核電廠的經驗進合理反饋，主要包括的內容有調研輻射源、工作水平、分析人員受照劑量等。同時，核電站在運行過程中，會產生大量的廢物，因此需要使用大量的廢物桶，這些廢物東表面劑量效率高，在實際處理過程中，若沒有采用屏蔽容器完成相應的屏蔽操作，將會使部分工作長輻射分區與原設計相比出現超標情況，如果運行過程中，若設備在運行過程中出現異常現象，此時，相關工作人員無法靠近[4]。這在一定程度上也表明了，在實施廢物最小化過程中，也會引起輻射設計問題。因此，在具體設計期間，應當依據減容比相對較高的處理工藝特點、新型廢物包裝容易的具體特點，在廢物整備、處理、存儲等環節，做好相應的輻射防護分析，并且要做好相應的優化設計內容，實現對輻射的合理控制，減少因為輻射問題帶來的不良影響。

4 處理廢物最小化輻射防護問題的合理化建議

在核電站設計過程中，應重點考慮核電站在運行過程中產生的各種固體廢物的護理工藝，在實際問題處理過程中，傳統的水泥固化對核電站運行過程中產生的濃縮液、廢樹脂的包容率約為40%。而對某核電站廢物處理中心，在從具體處理過程中，采用脫水、烘干、干燥等各項工藝，針對中低放廢樹脂減容比的數值能夠達到1.5-3，而針對濃縮液能夠超過7。通過該方式，可以在對這類廢物進行整備前，大幅度減小廢物的具體體積大小[5]。但是，需要工作人員注意的是，雖然廢物的體積變小了，但是隨著而來的會出現其它各種不同類型的問題，其中最為重要的一項問題就是，放射性固體廢物活動濃度將會出現大幅度升上。在具體設計時，針對一回路廢樹脂活度濃度平均值的凈化，通常都會達到10-30GBq/Kg水平，最大值通常會維持在100-300GBq/Kg水平。這樣在對廢樹脂進行處理，以及相應的整備、暫存、轉運、包裝容器表面劑量時，通常會達到幾Sv/h劑量水平，情況嚴重時，甚至會達到幾十Sv/h劑量水平，輻射較為嚴重，則不僅會對周圍的環境造成威脅，情況嚴重時甚至會工作人員，以及周邊的人員的身體造成傷害。

在核電站設計過程中，面對如此高的輻射現象，在對核電站運行過程中產生的各種廢物進行處理，以及對子項輻射防護進行設計時，應當重點考慮以下幾點內容：

（1）通過對先進的技術手段進行應用，提升對產生的各種廢物的處理、整備、運轉等各項設備的自動化和可靠性，在條件允許的情況下，對人員的行為進行限制，盡量降低正常運行過程中，人員接近其的可能性，從而降低造成的不良影響。

（2）在處理、整理、存儲（暫時）工藝形成的廢物過程中，應當增加相應的生物屏蔽設備。例如，比較常見的屏蔽門、屏蔽暫存容器、屏蔽運轉器等，通過對這些裝置的應用，達到屏蔽輻射的作用[5]。針對處理、整理工藝廢物的廠房來說，可以適當增加迷宮，通過該方式，減少高輻射區域對相鄰低輻射區域造成的影響。

（3）相關工作人員在實際工作中，應當定期進入到檢修房間中，適當的增加必要相應的輻射監測裝置、以及相應報警系統和連鎖監控措施，通過對這些設施的應用，保證在現場工作的人員在具體工作中，確保在高輻射區域的輻射源被完全移除，不會對環境和人的身體造成威脅[6]。此外，如果核電站在運行過程中，出現了輻射源意外出現象，應當發出相應的警告，使工作人員能夠快速撤離高輻射區，以免受到危害。

（4）針對核電站應用的弱屏蔽效果的包裝容器，應當充分考慮運轉和暫存中的屏蔽。特別是對于暫存在廠房中的高輻射水平廢物桶，引起的天空反散射防護，以及處置場對這些廢物桶在具體接收過程中的實際要求。

（5）在設計核電站廢物處理中心時，要依據實際情況，設置科學的輻射分區、人流、氣流、物流，并且要對防輻射性設備，以及管道和閥門進行合理布置，從而使放射性廢物暫存和運容器密封性等到進一步提升，實現對放射性物質泄漏情況的合理控制。

5 核電站放射性廢物最小化的發展前景

目前，人們的核能的應用停留在裂變上，在具體應用期間，避免不了需要面對產生大量放射性廢物問題。隨著人們對核電能依賴的不斷提升，放射性廢物最小化理念在世界范圍已經得到普及，并且得到了相關工作人員的重視。

雖然我國在對核能應用期間，依據相應的環保要求，對產生的放射性廢物進行收集、處理、貯存，并且也配備了完善的放射性廢物管理設施。但是，面對大量的放射性廢物，處理起來仍然面臨著較大難度，因此，要加強對放射性廢物最小的推動。

在放射性廢物管理法律法規方面我國與發達國家相比還存在一定差距，并未形成一套完善的管理體系。一些管理標準已經實施多年，已經無法適用于不斷發展的核電領域[7]。近幾年，我國也加強了在該項內容的研究，增加了投入，在充分考慮我國具體情況的基礎上，對國外先進的經驗進行了借鑒，對相應的標準進行完善，從而促進我國在核放射性廢物最小化方面的管理。

技術層面上，國際上出現了零污染控制區、可降解材料應用等，先進的技術為放射性廢物最小化的實現提供了強有有利的支持。隨著對核能應用的不斷加強，我國在也加強了對廢物處理技術內容的而研發，例如，通過一段時間的努力，我國在極低放廢物清潔解控技術、近零排放技術等方面的研究也都取得了不錯的成績。此外，建設放射性固體廢物處置場地，以及廢物處理中心也都得到了相關工作人員的重視。雖然，現階段我國與發達國家相比，在廢物處理技術方面還存在一定差距，但是，相信隨著國家在方面投入的增加，以及相關工作人員的不斷努力，我國在放射廢物最小化方面一定能夠達到一個嶄新的高度。

6 結束語

在核電站設計過程中，應當從輻射防護角度對問題進行分析，實現對輻射防護的科學設計，減少輻射帶來的各種問題。同時，通過合理的設計方式，實現廢物最小化和防輻射優化設計兩者間的平衡。

【參考文獻】

[1]田飛.核電廠放射性廢物管理進展及挑戰研究[J].化學工程與裝備，2018（10）：262-263+108.

[2]劉兆年，谷海峰.核電廠退役中低放廢物量估算方法研究[J].應用科技，2017，44（03）：78-81.

[3]張輝仁.核電廠放射性廢物廠房微負壓試驗偏差分析[J].中國設備工程，2017（07）：98-100.

[4]王靜.國內核電站無線通信系統概述及發展方向初探[J].城市建設理論研究（電子版），2016（11）：1076.

[5]張敬輝，劉鐵軍.核電廠放射性廢物處理新工藝——烘干裝HIC[J].產業與科技論壇，2018，17（09）：59-60.

[6]李琦，茍全錄，余小東.海陽核電廠（AP1000機組）放射性廢物管理系統建設探討[J].輻射防護，2018，38（01）：80-87.

[7]歐陽曉理，丁爽.核電廠放射性固體廢物管理系統的研究與開發[J].科技展望，2016，26（28）：105.