课件：第五章放射性污染及其控制ppt课件.ppt

,物理性污染控制,方彩霞 TelE-mail:,第五章 放射性污染及其控制,第五章 放射性污染及其控制,第一节 概述 第二节 辐射剂量学基础 第三节 放射性废物与防护标准 第四节 放射性废物处理技术 第五节 放射性污染去污技术,了解环境中放射性的来源、辐射的生物效应； 了解放射性的基本度量单位； 了解放射性废物的定义和基本处理途径，了解放射性废物的特点以及辐射防护的一般措施； 了解放射性固体废物的处理技术、放射性废液和废气的处理技术； 了解放射性污染的去污技术。,本章目标,二、辐射的生物效应,一、环境中放射性的来源,第一节 概述,放射性：原子核自发地放射出各种射线的现象。 放射线物质：能发出放射线的物质。,法国物理学家安东尼亨利贝克勒尔 1896年发现铀原子核的天然放射性,法国物理学家、化学家居里夫人 1898年，发现了放射性更强的钋和镭,1975年第十五届国际计 量大会为纪念贝克勒 尔，将放射性活度的国 际单位命名为贝可勒 尔，简称贝可，符号 Bq。,放射源,天然辐射源 （天然本底照射）,宇宙射线,矿石、土壤、天然水、大气,人工辐射源,核试验放射性污染,核能、放射性同位素生产,核材料贮存、运输,放射性固体废物处理与处置,核设施退役,动植物的所有组织,天然辐射源,外太空的宇宙射线,岩石和土壤中的天然放射性物质,天然辐射源,天然辐射源,装修建材,家居饰品,天然辐射源,首饰,天然辐射源,人体本身及各种饮料和食物,天然辐射源,人工辐射源,医疗诊断：胸透、拍片和CT等,原子弹爆发,1986年4月26号，前苏联乌克兰地区发生切尔诺贝利核泄漏事故,（一）按效应发生的规律分类,1. 确定性效应,定义：一种有“剂量阈值”的效应。受照剂量大于阈值，会发生确定性效应，其严重程度与所受剂量大小有关。 例子: 白内障，皮肤损伤，生育能力损害等。,控制手段：只要将剂量限制在确定性效应的阈值以下，确定性 效应就不会发生。,2. 随机性效应,定义：发生概率（而非其严重程度）与剂量大小有关的效应。 特点： 发生的机率与吸收剂量有关 不存在剂量阈值 损害程度与吸收剂量无关 例子: 辐射引致的癌症，遗传效应,随机性效应与剂量： “线性”“无阈”,结论：通过减少不必要的照射能降低随机性效应的发生率，但不能完全避免。,（二）按效应出现的时间分类,1. 近期效应,近期效应所出现的急性放射病主要分三类型: 1. 造血器官损伤型 2. 消化系统损伤型 3. 中枢神经损伤型,2. 远期效应,定义：受辐射照射六个月以后出现的机体变化，按照效应出现的对象可分为躯体效应和遗传效应两类。,（三）按效应出现的对象分类,1. 躯体效应,2. 遗传效应,定义：损伤显现在受照者身上的生物效应。,定义：因生殖细胞受照后生成突变而显现在受照者后代身上 的生物效应。,第二节 辐射剂量学基础,（一）放射性活度,定义：放射性元素或同位素每秒衰变的原子数，符号为A。 国际单位制：Bq（贝克勒尔） 1Bq：每秒有一个原子衰变，一克镭放射性活度有3.71010Bq 。 曾用单位：Ci（居里）， 1Ci=3.71010 Bq.,描述放射源的放射强度,1.吸收剂量,定义：单位质量的受照物质所吸收的平均辐射能量，符号为D。,式中: D吸收剂量，Gy（戈瑞）。曾用单位 拉德， 1rad=0.01Gy； 电离辐射授予质量为dm的物质的平 均能量，J; dm受照物质的质量，kg。,定义式：,特点：适用于任何类型的辐射和受照物质，且在受照物质中的每一点都有特定的吸收剂量数值。在给出吸收剂量数值时，须指明辐射类型、介质种类和所在位置。,（二）吸收剂量,0.01戈瑞快中子的剂量引起的损伤和 0.1戈瑞辐射 的剂量引起的损伤相当。,定义式：,定义：单位时间内的吸收剂量，符号为 。,式中: 吸收剂量率，Gy/s dD 时间间隔dt内吸收剂量的增量，Gy dt时间间隔，s,2.吸收剂量率,生物效应影响因素：辐射类型与能量、吸收剂量与剂量率大 小、照射方式、个体差异。 不同射线在相同吸收剂量下未必产生同等程度的生物效应。,（三）剂量当量,定义：用适当的修正因子对吸收剂量进行加权，从而使修正后的吸收剂量更好地反映辐射对机体的危害程度，用H表示，即：,单位：Sv（希沃特） 曾用单位：rem（雷姆）， 1rem=0.01Sv,在某点所接受的吸收剂量，Gy,品质因数，与辐射品质有关的修正因子,其他任何修正因素的乘积。目前国际放射防护委员会规定：N1,0.01戈瑞快中子的剂量引起的损伤和 0.1戈瑞辐射 的剂量引起的损伤相当。,不同种类射线的品质因素（Q）,定义：在全身受到非均匀照射的情况下，人体所有组织或器官所接受的剂量当量与相应的权重因子的乘积之总和。,（四）有效剂量当量,式中: HE 有效剂量当量， Sv； HT 剂量当量， Sv，在受照组织或器官中引起随机 效应的几率，称为危险度； WT相应器官或组织的权重因子，表示器官或组织 受电离辐射照射时产生随机效应的几率与全身 受到均匀照射时产生的随机效应的几率之比值。,器官或组织权重因子（tissue weighting factor，WT）,解：,例： 某人骨表面接受0.3Sv的剂量当量，而另一个人骨表面受0.2Sv的照射，同时肝脏又受到0.1Sv的照射，哪个人危险更大些？,甲：,乙：,二、放射性废物的的特点和分类,一、放射性废物及处理途径,第三节 放射性废物与防护标准,四、辐射防护一般措施,三、环境放射性防护标准,放射性废物：含有放射性核素或被放射性核素所污染，其浓度或比活度大于审管部门确定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。,放射性废物的来源： 核燃料生产过程； 反应堆运行过程； 核燃料后处理过程； 其他来源。,处理基本途径： 放射性废气，中、低放放射性废液：净化后有控制排放； 高放射性废液与固体废物：浓缩及固化处理，与环境隔绝长 期安全存放； 放射性固体废物：去污后再循环利用。,（一）放射性废物的特点, 长期危害性,放射性废物的辐射强度只能随时间的推移按指数规律逐渐衰减， 一般采用物理、化学、生物处理方法都不能予以消除，只能利 用自然衰变的方法使之消失。放射性三废的处理方法是：稀释 分散、减容贮存和回收利用。,处理难度大,处理技术复杂,（二）放射性废物的分类,1.国家分类标准,放射性废物分类标准（GB9133-1995）,按比活度和半衰期 将放射性废物分为,从处理和处置的角度,高放长寿命,中放长寿命,低放长寿命,中放短寿命,低放短寿命,寿命长短按半衰期 30年为限,深地层处置,浅地层处置,地表处置,2.其它分类方法,按半衰期分为,长半衰期（大于100天）,中半衰期（10100天）,短半衰期（小于10天）,放射性核素经10倍半衰期，放射 性强度降至原来的1/1000，按照此 法分类，对短半衰期废水，甲种放射性废物（射线） 便于 采用贮存法简单经济地处置。,按射线种类分为,甲种放射性废物（射线）,乙种放射性废物（射线）,丙种放射性废物（ 射线）,（三）放射性废物的处理原则,表5-5 国际原子能机构的放射线废物管理基本原则,我国放射性废物管理40字方针,减少产生、分类收集 净化浓缩、减容固化 严格包装、安全运输 就地暂存、集中处置 控制排放、加强监测,我国在学习和借鉴世界核先进国家的经验，并参照国际原子能 机构制定的核安全与辐射防护法规、标准的基础上，结合我国 国情，现已发布实施的辐射环境管理的专项法规、标准等计50 多项。,辐射防护规定(GB8703-88),表5-6 不同人员的有效剂量当量限值,（1）时间防护,操作人员所受剂量的大小与操作时间成正比 措施：熟悉操作，缩短操作时间,（2）距离防护,操作人员所受剂量的大小与距放射源距离的平方成反比 措施：远距离操作,（3）屏蔽防护,防止呼吸道的吸入（inhalation） 防止经口、消化道的摄入（ingestion） 防止经皮肤、伤口的进入（injection）,二、放射性废液处理技术,一、放射性固体废物处理技术,第四节 放射性废物处理技术,三、放射性废气处理技术,放射性废物处置原则：,（1）稀释排放：放射性较低的废物净化后，通过较高的烟囱 排入高空或流入江河，使排出的废物经稀释后放射性降低到对 人体无害的水平。 （2）浓缩贮存：将半衰期较长、放射性较高的废物浓缩或固 化（变成固态）后装入不锈钢桶或水泥罐等容器内，经封闭后 埋藏在专门地方，与环境隔绝长期安全存放。,地层：地球表面许多地区的地层长 期以来（长达几亿年）极为稳定，可 放心地贮存废物，实现与生物圈的长 期隔离。,放射性固体废物,湿固体,干固体,蒸发残渣、沉淀泥浆、过滤滤渣、废树脂等,焚烧炉灰、污染劳保用品、工具、设备、 活性炭等,湿固体,干固体,固化,可燃废物,不可燃废物,焚烧,固化,切割、破碎后压缩减容、包装,处置,（一）固化技术,弥散性物质：湿固体和焚烧炉灰等干固体,固化对象：,定义：把废物掺和到惰性而稳定的基材中，废物均匀分布在 基材中或被基材包裹，转变为不易向环境扩散的固体。,固化剂：固化过 程所用的添加剂,固化体：结构完 整的整块密实固体,1. 固化的一般要求,（1）放射性废物经固化处理后，所形成的固化体应具有良好的抗浸出性、耐辐射性、耐腐蚀性、生化稳定性及足够的机械强度等；,（2）处理过程及设备简单、可靠、安全，材料和能量消耗要低，增容比（即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比）要低；,（3）固化剂来源丰富，价廉易得，对废物的包容量要大。,2. 固化效果的评价指标,固化处理效果常用浸出率、增容比、热导率、机械强度等物理、化学指标予以评价。,定义：固化体浸于水中或其它溶液中时，其中放射性核素的浸出速度。,高热导率：使固化体内部温度过高而损坏的可能性减至最小；容许固化高浓度的放射性废物，又不致产生过高的内部温度。,物质导热能力的量度,保证固化体不致由于放射性废物产生的辐射而损坏。,保证固化体不致由于周围环境介质的腐蚀或本身所含有的化学物质的腐蚀而损坏。,保证固化体在装卸、运输、处置期间的结构完整性，而不致出现破裂或粉碎。,定义：被固化放射性废物的体积与所形成的固化体体积的比值。 用来评价减量化的程度，是鉴别固化方法和衡量最终处置成 本的一项重要指标。,数学表达式：,式中: CR固化减容比； V1固化前废物体积，m3; V2固化后产品体积，m3。,3. 常用固化方法,表5-8 常用固化方法,（二）减容技术,目的：减少体积，降低废物包装、贮存、运输和处置的费用。,压缩,焚烧,不可燃废物,可燃废物，焚烧灰渣必须固化处理。,松散的固体废物：压缩减容,废弃设备：经切割、破碎后 再压缩减容。,用标准 容器加 以包装,原理,依靠机械力作用，使废物密实化，减少体积,1. 压缩,优点,操作简单，设备投资和运行成本低,缺点,减容倍数比较低(210),常规压缩,超级压缩,压缩基本方法,将装满可压缩固体废物的标准金属圆桶（一般为220L）放置在挤压机平台上，由液压将挤压机圆盘压进金属桶，重复多次直到金属桶装满为止。 液压挤压机的工作压力在1100MPa之间。 体积减缩因子约为5。 每个金属桶约可装100kg的固体废物。,超级压缩机的高端压力大于100MPa。 金属、混凝土、橡胶制品和玻璃等重的废物用超级压缩机可压至密度约2500kg/m3。,表5-9 超级压缩的减容情况,原理,将可燃性废物氧化处理成灰烬(或残渣)。,优点,减容比大(10100倍); 可使废物向无机化转变，免除热分解、腐 烂、发酵和着火等危险; 可回收钚、铀等有用物质。,2. 焚烧,干法焚烧,湿法焚烧,焚烧基本方法,过剩空气焚烧、控制 空气焚烧、裂解、流 化床、熔盐炉,酸煮解、过氧化氢分解,对放射性废物焚烧，要求： 采用专门设计的焚烧炉； 炉内维持一定负压； 配置完善的排气净化系统； 焚烧灰渣应进行固化处理。,注意,图5-10 典型的焚烧炉及其废气净化系统示意图,核素半衰期短，衰变贮存，放射性物质浓度小于最大允许排放 浓度后，排于环境中进行稀释、扩散。,弱放废液,低、中放废液：采用适当的处理方法,将大部分的放射性废物转移到小体积的浓缩物中，并加以贮藏或进一步固化处置； 大体积废液检测合格后有控制排放,高放废液：蒸发浓缩后贮存，或利用固化技术转变为固化体， 进行最终处置。,絮凝沉淀、蒸发、离 子交换、膜技术,表5-10 常用放射性废液处理技术的去污系数,去污系数：放射性废液的原有放射性浓度或比活度与处理后的剩余放射性浓度或比活度之比。,放射性粉尘的处理,放射性气溶胶的处理,放射性气体的处理,碘同位素的处理,废气的排放,工业除尘器,HEPA,活性炭滞留、液体吸收等,活性炭吸附,高烟囱稀释排放,二、化学去污技术,一、概述,第五节 放射性污染去污技术,三、机械去污技术,放射性气体和气溶胶的逸出和扩散，放射性液体的跑、冒、滴、漏，生产、使用和操作放射性物质的场所与设备，包括操作人员，都有可能会受到不同程度的放射性污染。 放射性污染是造成辐射危害的途径之一，必须对工作人员和工作场所的放射性污染加以控制。 放射性污染的去污十分重要，尤其对设备检修、事故处理和核设施退役，这是必不可少的措施。,（一）,去污的定义,（二）,去污的目的,（三）,去污技术的基本工艺类型,放射性去污,用物理、化学或生物的方法除去沉积在核设施结构、材料或设备内外