物理性污染控制-第五章-放射性污染及其控制

1、物理性污染控制物理性污染控制主编 陈杰瑢第五章第五章 放射性污染及其防治放射性污染及其防治 目目 录录 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 辐射计量学基础辐射计量学基础 第三节第三节 放射性废物与防治标准放射性废物与防治标准 第四节第四节 放射性废物处理技术放射性废物处理技术 第五节第五节 放射性污染去污技术放射性污染去污技术 一、环境中放射性的来源二、辐射的生物效应及其危害 第一节第一节 概概 述述 放射源放射源 天然辐射源天然辐射源（天然本底照射）人工辐射源人工辐射源宇宙辐射宇宙辐射地球内放射性物质地球内放射性物质人体内放射性物质人体内放射性物质核试验放射性污染核试验放射性污染核能、放

2、射性同位素生产核能、放射性同位素生产核材料贮存、运输核材料贮存、运输放射性固体废物处理与处置放射性固体废物处理与处置核设施退役核设施退役一、环境中放射性的来源l世界范围内，天然本底辐射每年对个人的世界范围内，天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量约为平均辐射剂量约为2.42.4毫希（毫希（mSvmSv）l因地区天然本底辐射水平不同因地区天然本底辐射水平不同 。 19861986年年4 4月月2626日，乌克兰北部切尔诺贝利核电站日，乌克兰北部切尔诺贝利核电站4 4号号反应堆因违规操作严重爆炸，反应堆因违规操作严重爆炸，3131人当场死亡，人当场死亡，200200多人多人受到严重放射性辐射，成为核

3、能利用史上一大悲剧受到严重放射性辐射，成为核能利用史上一大悲剧切尔诺贝利的教训切尔诺贝利的教训二、辐射的生物效应及其危害辐射的生物效应辐射的生物效应 辐射对人体的危害辐射对人体的危害 辐射的生物效应辐射的生物效应 图图5-1 5-1 辐射生物反应的演变过程辐射生物反应的演变过程l辐射与人体相互作用会辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应导致某些特有生物效应l其性质和程度主要取决其性质和程度主要取决于人体组织吸收的辐射于人体组织吸收的辐射能量，能量，l演变过程如图演变过程如图5-15-1所示。所示。辐射的生物效应辐射的生物效应 1.1.辐射对细胞的作用辐射对细胞的作用 2.2.辐射的生物效应辐

4、射的生物效应 1.1.辐射对细胞的作用辐射对细胞的作用 影响影响因素因素 物理因素物理因素 生物因素生物因素 辐射类型、辐射能量、吸收剂辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率、照射方式、受照量、剂量率、照射方式、受照姿势及其在辐射场内的取向等。姿势及其在辐射场内的取向等。生物种系生物种系人人猴猴大鼠大鼠鸡鸡龟龟大肠杆菌大肠杆菌病毒病毒LDLD5050 / Gy / Gy4.04.06.06.07.07.07.157.1515.015.056.056.02 210104 4 表表5-1 5-1 生物死亡生物死亡5050的吸收剂量值的吸收剂量值 种系的演化程度、机体结构、种系的演化程度、机体结构、个

5、体不同发育阶段、不同细个体不同发育阶段、不同细胞、组织或器官对辐射敏感胞、组织或器官对辐射敏感性各异性各异生物生物效应效应 躯体效应躯体效应 遗传效应遗传效应 2.2.辐射的生物效应辐射的生物效应 l辐照对受照者本身的有害效应；辐照对受照者本身的有害效应；l是由于人体普通细胞受损引起的；是由于人体普通细胞受损引起的；l只影响到受照者个人本身。只影响到受照者个人本身。l辐射引起人体细胞内的基因突变；辐射引起人体细胞内的基因突变；l是是生殖细胞受损伤引起的生殖细胞受损伤引起的有害效应；有害效应；l影响到受照者影响到受照者后代的身体缺陷后代的身体缺陷。辐射对人体的危害辐射对人体的危害 1.1.急性放

6、射病急性放射病 v由大剂量急性照射引起，多为意外核事故、由大剂量急性照射引起，多为意外核事故、 核战争造成。核战争造成。v全身性辐射损伤全身性辐射损伤v局部性辐射损伤局部性辐射损伤v按射线的作用范围，短期大剂量外照射引起按射线的作用范围，短期大剂量外照射引起 的辐射损伤可分成的辐射损伤可分成2.2.远期影响远期影响 v主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体 健康的影响，多属于随机效应。健康的影响，多属于随机效应。 v慢性放射病是由于多次照射、长期累积的慢性放射病是由于多次照射、长期累积的结果。危害取决于受辐射时间和辐射量结果。危害取决于受辐射时间和辐射量来

7、来 源源集体剂量集体剂量 /人人Sva-1所有的天然辐射源所有的天然辐射源10000000宇宙射线：飞机旅行宇宙射线：飞机旅行2000燃煤电站燃煤电站约约2000燃煤的家庭烹调及取暖燃煤的家庭烹调及取暖100000地热能源地热能源6人人SvGWa磷盐工业磷盐工业6000磷石膏磷石膏1977年为年为300000工业化国家的工业化国家的X射线检查射线检查每百万人为每百万人为1000，即，即1600000核武器试验核武器试验最高年份为最高年份为400000(19621963)所有时间共计所有时间共计30000000核电核电(不包括废物处置不包括废物处置)1980年为年为500，2000年为年为100

8、0核电核电(职业照射职业照射)2000夜光钟表夜光钟表2000表表5-2 5-2 各类天然和人工辐射源辐射的集体剂量估计值各类天然和人工辐射源辐射的集体剂量估计值 第二节第二节 辐射计量学基础辐射计量学基础 一、辐射剂量学的基本量和单位 二、辐射防护有关的量和概念 放射性活度放射性活度一、辐射剂量学的基本量和单位 照射量照射量 吸收剂量吸收剂量 剂量当量剂量当量 有效剂量当量有效剂量当量 集体剂量当量集体剂量当量 待积剂量当量待积剂量当量 放射性活度放射性活度v定义定义：单位时间内放射性原子核所发生的核：单位时间内放射性原子核所发生的核 转变数，符号转变数，符号A A。v单位单位：vSISI单

9、位：单位：Bq(Bq(贝可贝可) )，1Bq1Bq表示每秒钟发生表示每秒钟发生 一次核衰变；一次核衰变；v曾用单位：曾用单位：Ci(Ci(居里居里) )；v1Ci=3.71Ci=3.710101010BqBq。照射量照射量1.1.照射量照射量X Xv定义定义：表示：表示或或X X射线在空气中产生电离能力射线在空气中产生电离能力 大小的辐射量大小的辐射量。v定义式：定义式： （5-1） v单位单位：vSISI单位：单位：C/kg ；曾用单位：；曾用单位：R ( (伦琴伦琴) ) ；v1 R2.58l010 C/kg 。mdQXd射线在质量为射线在质量为dmdm的空气中释放出来的空气中释放出来的全

10、部电子的全部电子( (正电子和负电子正电子和负电子) )被空被空气完全阻止时，在空气中产生的一气完全阻止时，在空气中产生的一种符号离子的总电荷的绝对值，种符号离子的总电荷的绝对值，C C 受照空气的质量，受照空气的质量，kg kg v定义式：定义式： （5-2） v单位单位：vSISI单位：单位：C/（kgs）；）； 时间间隔时间间隔dtdt照射量的增量照射量的增量, , C/kgC/kg。 时间间隔，时间间隔，s s。 dXXdtX2.2.照射量率照射量率照射量只用于量度照射量只用于量度或或X X射线在空气介质中产生的照射效能。射线在空气介质中产生的照射效能。吸收剂量吸收剂量 1.1.吸收剂

11、量吸收剂量D Dv定义定义：单位质量受照物质中所吸收的平均辐：单位质量受照物质中所吸收的平均辐 射能量。射能量。 v定义式：定义式： （5-3） v单位单位：vSISI单位单位: :Gy（戈瑞）（戈瑞）；曾用单位；曾用单位: :radrad( (拉德拉德) ) ；v1rad=0.011rad=0.01Gy 。mdDd电离辐射授予质量为电离辐射授予质量为dmdm的物的物质的平均能量，质的平均能量，J J； 受照空气的质量，受照空气的质量，kg kg v定义式：定义式： （5-4） v单位单位：Gy/s时间间隔时间间隔dtdt吸收剂量的增吸收剂量的增量量,Gy,Gy。 时间间隔，时间间隔，s s。

12、 dDDdtD2.2.吸收剂量率吸收剂量率l吸收剂量在剂量学的实际应用中是一个非常重要的物理量吸收剂量在剂量学的实际应用中是一个非常重要的物理量l适用于任何类型的辐射和受照物质，且受照物质中每一点都有特定的吸适用于任何类型的辐射和受照物质，且受照物质中每一点都有特定的吸 收剂量数值；收剂量数值；l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。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。剂量当量剂量当量 v定义定义：组织内某一点的剂量当量：组织内某一点的剂量当量 H = DQN （5-55-5）v单位单位：SvSv（希沃特）（希沃特） ；v曾用单位：曾用单位：rem(rem(雷

13、姆雷姆) )；v1rem=0.01Sv1rem=0.01Sv。l生物效应受辐射类型与能量、剂量与剂量率大小、照射条件及个体差异生物效应受辐射类型与能量、剂量与剂量率大小、照射条件及个体差异等因素的影响，故相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应。等因素的影响，故相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应。l为了用同一尺度表示不同类型和能量的辐射照射对人体造成的生物效应为了用同一尺度表示不同类型和能量的辐射照射对人体造成的生物效应的严重程度或发生几率的大小，辐射防护上采用剂量当量这一辐射量。的严重程度或发生几率的大小，辐射防护上采用剂量当量这一辐射量。 在该点所接受的吸收在该点所接受的吸收剂量，剂

14、量，Gy Gy 品质因数，用以计量剂品质因数，用以计量剂量的微观分布对危害的量的微观分布对危害的影响影响 国际放射防护委员会规国际放射防护委员会规定的其他修正系数，目定的其他修正系数，目前规定前规定N N1 1 有效剂量当量有效剂量当量 v 受照器官和组织的总危险度按有效剂量当受照器官和组织的总危险度按有效剂量当 量计算量计算 HE=WTHT （5-65-6）式中：式中：HE有效剂量当量，有效剂量当量，Sv； HT器官或组织器官或组织T所接受的剂量当量，所接受的剂量当量，Sv； WT该器官的相对危险度系数。该器官的相对危险度系数。集体剂量当量集体剂量当量 l一次大的放射性实践或放射性事故，一次

15、大的放射性实践或放射性事故，会涉及许多人，因此采用集体当量剂会涉及许多人，因此采用集体当量剂量定量表示一次放射性实践对社会总量定量表示一次放射性实践对社会总的危害。的危害。集体剂量当量集体剂量当量 1.1.集体剂量当量集体剂量当量v定义定义：各组内人均所接受的剂量当量与该组：各组内人均所接受的剂量当量与该组 人数相乘，然后相加所得的总剂量当量数。人数相乘，然后相加所得的总剂量当量数。TTiiiSHN (5-7)(5-7) 集体剂量当量，人集体剂量当量，人SvSv 第第i i组人群组中每个人的组人群组中每个人的器官或组织器官或组织T T平均所受到平均所受到的剂量当量，的剂量当量，Sv Sv 第第

16、i i组人群组的人数。组人群组的人数。 集体剂量当量集体剂量当量 2.2.集体有效剂量集体有效剂量v定义定义：量度某一人群所受的辐射照射，则按量度某一人群所受的辐射照射，则按集体有效剂量计算，即集体有效剂量计算，即iiiSEN (5-8)(5-8) 集体有效剂量，人集体有效剂量，人SvSv 第第i i组人群组接受的平均组人群组接受的平均有效剂量，人有效剂量，人Sv Sv 第第i i人群组的人数。人群组的人数。 待积剂量当量待积剂量当量 v定义定义：单次摄入某种放射性核素后，在单次摄入某种放射性核素后，在5050年年期间该组织或器官所接受的总剂量当量，即期间该组织或器官所接受的总剂量当量，即 5

17、0,TSHU SEE ST (5-9)(5-9) 待积剂量当量，待积剂量当量，SvSv 源器官源器官S S摄入放射性核素摄入放射性核素后后5050年内发生的总衰变数。年内发生的总衰变数。 l源器官中的放射性粒子源器官中的放射性粒子传输给单位质量靶器官的传输给单位质量靶器官的有效能量有效能量l(T(TS)S)表示由源器官表示由源器官S S传传输给靶器官输给靶器官T T。 二、辐射防护有关的量和概念 与辐射防护有关的概念与辐射防护有关的概念 剂量与效应的关系剂量与效应的关系 剂量限制体系剂量限制体系 1 1危险度和危害危险度和危害v危害危害G : :有害效应的发生频数与效应的严重有害效应的发生频数

18、与效应的严重程度的乘积，即程度的乘积，即 G = hi ri gi (5-10)(5-10) 危害危害第第i i组人群接受的平组人群接受的平均剂量当量，均剂量当量，Sv Sv 该组发生有害效应该组发生有害效应的频数；的频数； 严重程度，对可治愈严重程度，对可治愈的癌症，的癌症，g gi i0 0；对；对致死癌症，致死癌症，g gi i1 1 2 2关键人群组（关键人群组（简称简称关键组）关键组）v定义定义：在某一给定实践所涉及的各受照人群：在某一给定实践所涉及的各受照人群组中，预期将受到最大辐射照射的人群组。组中，预期将受到最大辐射照射的人群组。v关键人群组所受到的辐射照射是量度公众成关键人群

19、组所受到的辐射照射是量度公众成员由于该实践所受剂量的员由于该实践所受剂量的上限上限。3 3关键照射途径关键照射途径v定义定义：某种辐射实践对人产生照射剂量的各某种辐射实践对人产生照射剂量的各种途径种途径( (食食入入、吸入、外照射等、吸入、外照射等) )中最具重要的中最具重要的意义的某一种照射途径。意义的某一种照射途径。 4 4关键核素关键核素v某种辐射实践释放的几种核素中对受照人体某种辐射实践释放的几种核素中对受照人体或人体若干器官或组织有最重要影响的核素。或人体若干器官或组织有最重要影响的核素。 与辐射防护有关的概念与辐射防护有关的概念剂量与效应的关系剂量与效应的关系按对人体的危害分为按对

20、人体的危害分为 随机效应随机效应 确定性效应确定性效应 剂量与效应的关系剂量与效应的关系 “线性线性”、“无阈无阈” “有阈值有阈值”效应效应 v发生几率与剂量大小有关的效应。发生几率与剂量大小有关的效应。v辐射防护中把随机性效应与剂量的关系简化地辐射防护中把随机性效应与剂量的关系简化地 假设为线性无阈。假设为线性无阈。v线性是指随机性效应的发生几率与所受剂量之间成线线性是指随机性效应的发生几率与所受剂量之间成线性关系。性关系。v无阈意味着任何微小的剂量都可能诱发随机性效应。无阈意味着任何微小的剂量都可能诱发随机性效应。v受照剂量大于阈值，就会发生确定性效应；受照剂量大于阈值，就会发生确定性效

21、应；v其严重程度与所受的剂量大小有关，剂量越大后其严重程度与所受的剂量大小有关，剂量越大后果越严重；果越严重；v具体阈值大小与个体情况有关；具体阈值大小与个体情况有关； v确定性效应的剂量阈值相当大，正常情况下一般确定性效应的剂量阈值相当大，正常情况下一般不可能达到，只有在大放射性事故下才可能发生。不可能达到，只有在大放射性事故下才可能发生。只要将剂量限制在其阈值以下，效应就只要将剂量限制在其阈值以下，效应就不会发生。不会发生。v随机性效应随机性效应通过减少剂量的方法虽能降低其发生率通过减少剂量的方法虽能降低其发生率，但不能完全避免；，但不能完全避免；v确定性效应确定性效应1 1辐射防护原则辐

22、射防护原则 剂量限制体系剂量限制体系 基本原则（1 1）辐射实践正当性）辐射实践正当性 （2 2）辐射防护最优化）辐射防护最优化 （3 3）限制个人剂量当量）限制个人剂量当量 为了达到辐射防护目的，为了达到辐射防护目的，国际放射防护委员会国际放射防护委员会（ICRPICRP）提出三项基本）提出三项基本原则原则 在施行伴有辐射的任何实践前，在施行伴有辐射的任何实践前，须经过正当性判断，确认这种须经过正当性判断，确认这种实践具有正当理由，获得的利实践具有正当理由，获得的利益大于代价益大于代价( (包括健康损害和包括健康损害和非健康损害的代价非健康损害的代价) )。 l避免一切不必要的照射，避免一切

23、不必要的照射，l在考虑到经济和社会因素的在考虑到经济和社会因素的条件下，所有辐照都应保持在条件下，所有辐照都应保持在可合理达到的尽量低的水平。可合理达到的尽量低的水平。 l用剂量限值对个人所受的照射用剂量限值对个人所受的照射加以限制。加以限制。 2 2基本限值基本限值（1 1）职业照射：适用于辐射工作人员）职业照射：适用于辐射工作人员vICRPICRP：5 5年平均年有效剂量限值年平均年有效剂量限值20mSv20mSv，任一年有效，任一年有效剂量不得超过剂量不得超过50mSv50mSv。vGB8703-88GB8703-88辐射防护规定辐射防护规定：年有效剂量当量限年有效剂量当量限值值50mS

24、v50mSv；还规定了其他单个器官或组织的年剂量当；还规定了其他单个器官或组织的年剂量当量限值。量限值。 （2 2）公众照射：适用于公众成员）公众照射：适用于公众成员vICRPICRP：有效剂量年限值为有效剂量年限值为1mSv1mSv，5 5年平均不超过年平均不超过1mSv1mSv。vGB8703-88GB8703-88辐射防护规定辐射防护规定：年有效剂量当量不年有效剂量当量不超过超过1 mSv1 mSv。 3 3导出限值导出限值 v根据基本限值，通过一定模式导出的供根据基本限值，通过一定模式导出的供辐射监测结果比较用的限值。辐射监测结果比较用的限值。4 4管理限值管理限值 v为了管理目的，主

25、管部门或企业负责人可以根据最为了管理目的，主管部门或企业负责人可以根据最优化原则，对辐射防护有关的任何量制定管理限值，优化原则，对辐射防护有关的任何量制定管理限值，但它们必须严于基本限制或导出限制。但它们必须严于基本限制或导出限制。 一、放射性废物及处理途径 二、放射性废物的来源和分类 三、环境放射性防护标准 四、辐射防护一般措施 第三节第三节 放射性废物与防治标准放射性废物与防治标准 一、放射性废物及处理途径 v放射性废物：放射性废物：含放射性核素或被之污染，其含放射性核素或被之污染，其 浓度或比活度大于规定的清洁解控水平，预期浓度或比活度大于规定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。不

26、会再被利用的废弃物。v处理基本途径处理基本途径v浓缩及固化处理浓缩及固化处理v与环境隔绝长期安全存放与环境隔绝长期安全存放v净化后有控制排放净化后有控制排放v去污后再循环利用。去污后再循环利用。 二、放射性废物的来源和分类 放射性废物来源和特点放射性废物来源和特点 放射性废物的分类放射性废物的分类 放射性废物的处理原则放射性废物的处理原则 放射性废物来源和特点放射性废物来源和特点 来源 核设施产生的放射性废物核设施产生的放射性废物 伴生矿产生的放射性废物伴生矿产生的放射性废物 核技术应用产生放射性废物核技术应用产生放射性废物 核设施产生的放射性废物（图核设施产生的放射性废物（图5-25-2）

27、伴生矿产生的放射性废物（图伴生矿产生的放射性废物（图5-35-3） 核技术应用产生放射性废物（图核技术应用产生放射性废物（图5-45-4） 放射性废物来源和特点放射性废物来源和特点 特点 （1 1）长期危害性）长期危害性 （2 2）处理难度大）处理难度大 （3 3）处理技术复杂）处理技术复杂 放射性废物的分类放射性废物的分类 1 1国家分类标准国家分类标准 放射性废物分类标准放射性废物分类标准(GB9133-1995)(GB9133-1995)（表（表5-45-4） 按按比活度比活度和和半衰期半衰期将放射性废物分为将放射性废物分为高放长寿命高放长寿命中放长寿命中放长寿命低放长寿命低放长寿命中放

28、短寿命中放短寿命低放短寿命低放短寿命从处理和处置的角度从处理和处置的角度 寿命长短按半寿命长短按半衰期衰期3030年为限年为限 放射性废物的分类放射性废物的分类 2 2其他分类方法其他分类方法v按按半衰期半衰期分为分为长半衰期长半衰期(100(100天天) )中半衰期中半衰期(10(10100100天天) )短半衰期短半衰期(10(100MPa100MPa。废物类型废物类型减容因子减容因子压块密度压块密度 /kgm-3金属废屑金属废屑4532004000重废物的混合物重废物的混合物3.5516002400轻废物的混合物轻废物的混合物2.53.58001280塑料制品塑料制品238001120

29、表表5-9 5-9 超级压缩的减容情况超级压缩的减容情况 原理原理v将可燃性废物氧化处理成灰烬将可燃性废物氧化处理成灰烬( (或残渣或残渣) )。优点优点v减容比大减容比大(10(10100100倍倍););v可使废物向无机化转变，免除热分解、可使废物向无机化转变，免除热分解、腐烂、发酵和着火等危险腐烂、发酵和着火等危险; ;v可回收钚、铀等有用物质。可回收钚、铀等有用物质。 2.2.焚烧焚烧 干法焚烧干法焚烧 湿法焚烧湿法焚烧 焚烧基本方法焚烧基本方法 v对放射性废物焚烧，要求对放射性废物焚烧，要求v采用专门设计的焚烧炉；采用专门设计的焚烧炉；v炉内维持一定负压；炉内维持一定负压；v配置完善

30、的排气净化系统；配置完善的排气净化系统；v焚烧灰渣应进行固化处理或直接装入焚烧灰渣应进行固化处理或直接装入高度整体性容器中进行处置。高度整体性容器中进行处置。图图5-10 5-10 典型的焚烧炉及其废气净化系统示意图典型的焚烧炉及其废气净化系统示意图二、放射性废液处理技术 放射性废液放射性废液处理技术处理技术 低、中放废液低、中放废液 高放废液高放废液 絮凝沉淀、蒸发、离子交换（或絮凝沉淀、蒸发、离子交换（或吸附）和膜技术吸附）和膜技术( (如电渗析、反渗如电渗析、反渗透、超滤膜透、超滤膜) ) 蒸发浓缩后贮存在双壁不锈钢贮槽中。蒸发浓缩后贮存在双壁不锈钢贮槽中。 表表5-10 5-10 常用

31、放射性废液处理技术的去污系数常用放射性废液处理技术的去污系数处理技术处理技术去污系数去污系数使用对象使用对象絮凝沉淀、吸附絮凝沉淀、吸附110低、中放废液，洗衣、淋浴水低、中放废液，洗衣、淋浴水蒸发蒸发103106低、中放废液，高放废液低、中放废液，高放废液离子交换离子交换10100低、中放废液（低含盐量）低、中放废液（低含盐量）反渗透反渗透1040低、中放废液，洗衣、淋浴水低、中放废液，洗衣、淋浴水图图 5-11 典型放射性废水处理工艺流程典型放射性废水处理工艺流程絮凝沉淀絮凝沉淀 蒸发蒸发 膜分离和过滤膜分离和过滤 离子交换和吸附离子交换和吸附 二、放射性废液处理技术 絮凝沉淀絮凝沉淀 v

32、简便，成本低廉；简便，成本低廉；v可同时去除悬浮物、胶体、常量盐，有可同时去除悬浮物、胶体、常量盐，有v机物和微生物等；机物和微生物等；v与其他方法联用作为预处理方法。与其他方法联用作为预处理方法。优点优点v放射性去除效率较低（放射性去除效率较低（50507070）；）；v去污因数最多只有去污因数最多只有1010左右左右; ;v产生含大量放射性的污泥。产生含大量放射性的污泥。缺点缺点v净化效率较高，一般净化效率较高，一般去污系数去污系数( (DFDF) )可可达到达到10105 5; ;v可回收有用的化学物质（如硝酸等）。可回收有用的化学物质（如硝酸等）。优点优点v不适合处理含易起泡物质和易挥

33、发核素不适合处理含易起泡物质和易挥发核素 如如RuRu，I)I)废水；废水；v蒸发耗能大；蒸发耗能大；v处理费用较高。处理费用较高。缺点缺点蒸发蒸发 =废液中的放射性浓度总去污系数DF蒸汽冷凝液中的放射性浓度蒸发蒸发 图图5-12 美国汉福特厂蒸发处理放射性废水系统美国汉福特厂蒸发处理放射性废水系统v过程简单、无相变、分离系数较大；过程简单、无相变、分离系数较大；v节能高效；节能高效；v可在常温下连续操作。可在常温下连续操作。 特点特点膜分离和过滤膜分离和过滤 1.1.膜分离技术膜分离技术 分类分类 反渗透反渗透 微滤和超滤微滤和超滤 有效去除含高盐分废液中放射性核素有效去除含高盐分废液中放射

34、性核素 去除废液中不溶物或胶体微粒上的放去除废液中不溶物或胶体微粒上的放射性组分。射性组分。 1.1.膜分离技术膜分离技术 电渗析电渗析 适于废水中放射性离子去除，不适于适于废水中放射性离子去除，不适于胶体粒子去除。胶体粒子去除。 图图5-13 5-13 反渗透装置流程反渗透装置流程410MPa .能量回收水轮机能量回收水轮机.盐水槽盐水槽淡化水槽淡化水槽pH调整装置调整装置过滤装置过滤装置过滤泵过滤泵反渗透器反渗透器高压泵高压泵酸注入器酸注入器氯灭菌装置氯灭菌装置原液原液脱氧器脱氧器 1.1.膜分离技术膜分离技术 图图5-14 典型过滤器的组成典型过滤器的组成 2 2. .过滤技术过滤技术

35、离子交换和吸附离子交换和吸附 放射性核素放射性核素 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 阴、阳混合树脂阴、阳混合树脂 185185W W9191Y Y4646ScSc8989SrSr140140Ba-Ba-140140LaLa137137CsCs115115CdCd9595Zr-Zr-9595Nb Nb 12.012.016.016.086.086.093.193.195.795.797.297.299.199.199.899.898.398.399.099.099.899.898.598.558.058.075.0 75.0 97.297.299.299.294.29

36、4.298.598.598.898.899.099.05.05.07.07.036.036.042.042.09.09.00 096.496.499.9 99.9 98.998.997.697.698.798.798.598.598.798.799.9599.9599.9799.9799.599.599.699.699.899.899.299.290.990.999.4 99.4 表表5-11 离子交换树脂去除单一放射性核素的效果离子交换树脂去除单一放射性核素的效果 离子交换和吸附离子交换和吸附 图图5-15 典型的离子交换流程典型的离子交换流程三、放射性废气处理技术 放射性粉尘的处理放射性粉

37、尘的处理 放射性气溶胶的处理放射性气溶胶的处理 放射性气体的处理放射性气体的处理 碘同位素的处理碘同位素的处理 废气的排放废气的排放 除尘除尘设备设备 机械式除尘器机械式除尘器 过滤式除尘器过滤式除尘器 l去除粒径大于去除粒径大于60m60m的粉尘颗粒。的粉尘颗粒。 l去除粉尘粒径小于去除粉尘粒径小于10m10m；l净化气粉尘浓度为净化气粉尘浓度为1 12 mg/m2 mg/m3 3。湿式除尘器湿式除尘器 l去除粒径去除粒径10106m6m的粉尘颗粒；的粉尘颗粒；l净化气粉尘浓度净化气粉尘浓度 100mg/m100mg/m3 3。放射性粉尘的处理放射性粉尘的处理 电除尘器电除尘器 l微米粒径去

38、除率微米粒径去除率9999以上。以上。 放射性气溶胶的处理放射性气溶胶的处理 v广泛用于核设施内的干式过滤器；广泛用于核设施内的干式过滤器；v有效捕集粒径有效捕集粒径0.3m0.3m放射性气溶胶粒子；放射性气溶胶粒子；v去除效率去除效率99.9799.97；v一次使用失效后即行废弃；一次使用失效后即行废弃；v在在HEPAHEPA过滤器之前要安装预过滤器，以除过滤器之前要安装预过滤器，以除去废气中的大颗粒固体。去废气中的大颗粒固体。 放射性气体的处理放射性气体的处理 吸附法吸附法 活性炭滞留床活性炭滞留床 低温分馏装置低温分馏装置 l对对8585KrKr、133133XeXe有良好吸附选择性有良

39、好吸附选择性 l对对8585KrKr的回收率大于的回收率大于9999。 液体吸收装置液体吸收装置 l使用致冷剂吸收溶解度较高的惰使用致冷剂吸收溶解度较高的惰性气体。性气体。 贮存衰变贮存衰变 l对短寿命放射性核素有效、经济对短寿命放射性核素有效、经济去除。去除。 碘同位素的处理碘同位素的处理 v碘同位素（碘同位素（131131I I、129129I I）是放射性废气中）是放射性废气中 主要的挥发性放射性核素；主要的挥发性放射性核素；v活性炭吸附器既能吸附元素碘活性炭吸附器既能吸附元素碘(I(I2 2) )，又，又 能吸附有机碘能吸附有机碘( (如如CHCH3 3I)I)；v从湿空气中去除有机碘

40、，活性炭须用碘从湿空气中去除有机碘，活性炭须用碘 化钾或三乙烯二胺化钾或三乙烯二胺(TEDA) (TEDA) 浸渍处理。浸渍处理。v放射性废气净化达标后，一般通过高放射性废气净化达标后，一般通过高烟囱烟囱(60(60150m) 150m) 稀释扩散排放；稀释扩散排放；v选择有利的气象条件排放；选择有利的气象条件排放；v排放口要设置连续监测器。排放口要设置连续监测器。废气的排放废气的排放 设备设备 颗粒物质颗粒物质挥发性钌挥发性钌 碘碘NONO2 2 NONO旋风分离器旋风分离器 10101 11 11 11 1文丘里洗涤塔文丘里洗涤塔 10010060060010102 22 21 1冷凝器冷

41、凝器100100100010002002001 12 21 1NOxNOx吸收塔吸收塔 1010101020205 51 1填充喷雾塔填充喷雾塔 100010001001001 14 41 1转化塔转化塔 2 24004001001001 1硅胶柱硅胶柱 8 8100010001 11 1100100碘塔碘塔 1 11 15005001 11 1烧结金属过滤器烧结金属过滤器 100010001 11 11 11 1HEPAHEPA100010001 11 11 11 1表表5-12 核工业中常用的废气净化设备的核工业中常用的废气净化设备的DF图图5-16 典型的放射性废气处理流程图典型的放射性

42、废气处理流程图 一、概述 二、化学去污技术 三、机械去污技术 四、其他去污新技术 第五节第五节 放射性污染去污技术放射性污染去污技术 一、概述 放射性污染放射性污染放射性物质沉积在材料、结构物或设备表面。放射性物质沉积在材料、结构物或设备表面。 种类种类 机械沾污机械沾污 物理吸附物理吸附 化学吸附化学吸附 一、概述 去污的定义去污的定义 去污的目的去污的目的 核设施去污技术的选择原则核设施去污技术的选择原则 去污的定义去污的定义 放射性去污放射性去污 用化学或物理方法除去沉积在核设施结构、材用化学或物理方法除去沉积在核设施结构、材料或设备内外表面上的放射性物质。料或设备内外表面上的放射性物质

43、。评价指标评价指标 去污系数去污系数DFDF 0iADFA（5-155-15） 去污率去污率DEDE （5-165-16） 0100%iiAADEA 去污的目的去污的目的 NoNo去污类别去污类别目目 的的为运行管理和检修去污为运行管理和检修去污在合理的范围内，降低运行和检修工作人员在合理的范围内，降低运行和检修工作人员总的放射性照射总的放射性照射为退役进行的去污为退役进行的去污便于手动拆卸技术的使用便于手动拆卸技术的使用为废物治理进行的去污为废物治理进行的去污降低污染水平，使产生的废物能作为放射性降低污染水平，使产生的废物能作为放射性较低的废物进行处理和处置较低的废物进行处理和处置为长期监护

44、进行的去污为长期监护进行的去污减少监护贮存方式中残余放射源的数量，或减少监护贮存方式中残余放射源的数量，或缩短监护贮存周期缩短监护贮存周期为环境整治进行的去污为环境整治进行的去污出于政治或公众健康和安全的原因，使场地出于政治或公众健康和安全的原因，使场地和设施恢复到不受限制使用的状态和设施恢复到不受限制使用的状态为其它目的进行的去污为其它目的进行的去污如经济目的（回收利用设备和材料），事故如经济目的（回收利用设备和材料），事故处理等。处理等。核设施去污技术的选择原则核设施去污技术的选择原则 效益方面效益方面 技术方面技术方面 辐射安全辐射安全 去污效率去污效率 经济效益经济效益 废物最少化废物

45、最少化 化学去污化学去污 机械去污机械去污 电抛光去污电抛光去污 超声去污超声去污 二、化学去污技术 化学去污化学去污 用化学方法去除沉积在部件内外表面上放射性用化学方法去除沉积在部件内外表面上放射性物质。物质。适用范围适用范围 l无损伤管道系统的远距离去污无损伤管道系统的远距离去污；l大面积区域大面积区域( (如地面和墙壁如地面和墙壁) )的有效去污；的有效去污；l人难以接近的表面去污。人难以接近的表面去污。 二、化学去污技术 化学去污的优缺点化学去污的优缺点 化学去污常用试剂化学去污常用试剂 化学去污常用工艺化学去污常用工艺 化学去污的优缺点化学去污的优缺点l试剂易得，试剂易得，l去污快，

46、效率高，去污快，效率高，l操作简单、可远程遥控操作简单、可远程遥控l产生放射性废气较少，产生放射性废气较少，l清洗液可处理回收。清洗液可处理回收。 l粗糙多孔表面去污率低粗糙多孔表面去污率低l清洗液体积大组分复杂清洗液体积大组分复杂l腐蚀和安全问题腐蚀和安全问题l试剂贮存和收集设施试剂贮存和收集设施l去污成本较高。去污成本较高。优优 点点 缺缺 点点 化学去污常用试剂化学去污常用试剂 分类分类 按化学去污试剂的性质和类型分按化学去污试剂的性质和类型分 水（水蒸气）、酸、碱、盐或络合剂、水（水蒸气）、酸、碱、盐或络合剂、氧化剂和还原剂、去垢剂和表面活性氧化剂和还原剂、去垢剂和表面活性剂等；剂等；

47、按对去污对象的腐蚀性分按对去污对象的腐蚀性分 非腐蚀性、低腐蚀性和强腐蚀性化学非腐蚀性、低腐蚀性和强腐蚀性化学去污剂去污剂 常用试剂常用试剂原原 理理优缺点优缺点举举 例例水（水蒸水（水蒸气）气）可溶解化学物质或浸蚀和冲洗可溶解化学物质或浸蚀和冲洗表面上的松散碎渣，能用于所表面上的松散碎渣，能用于所有的无孔表面有的无孔表面 优点优点: :价廉、易得、无毒、无腐蚀性，与大价廉、易得、无毒、无腐蚀性，与大多数放射性废物系统相容；多数放射性废物系统相容；缺点缺点: : 易使放射性污染物扩散而难以控制易使放射性污染物扩散而难以控制 水水, , 水蒸汽水蒸汽无机酸无机酸及酸盐及酸盐破坏和溶解金属表面的氧

48、化膜破坏和溶解金属表面的氧化膜, ,降低溶液的降低溶液的pHpH值以增加溶解度值以增加溶解度或金属离子的交换能力或金属离子的交换能力 优点：去污快而有效优点：去污快而有效, ,酸盐的使用增加了酸酸盐的使用增加了酸去污的广泛性；去污的广泛性；缺点：缺点：腐蚀性强。腐蚀性强。 HNOHNO3 3,HCl, ,HCl, H H3 3POPO4 4 H H2 2SOSO4 4、NaNa2 2SOSO4,4,NaFNaF有机酸有机酸及络合剂及络合剂具有溶解金属氧化膜和分离金具有溶解金属氧化膜和分离金属污染物的双重作用属污染物的双重作用 优点：腐蚀性弱，安全性较高；优点：腐蚀性弱，安全性较高；缺点：价格昂

49、贵，反应速度较慢。缺点：价格昂贵，反应速度较慢。 柠檬酸、草酸及草柠檬酸、草酸及草酸过氧化物酸过氧化物碱和碱和含碱盐含碱盐去除油腻和油膜、去除油漆和去除油腻和油膜、去除油漆和其他涂层其他涂层, ,去除碳钢的铁锈以去除碳钢的铁锈以及中和酸、作表面钝化剂及中和酸、作表面钝化剂优点：价廉、易贮存、比用酸材料问题少；优点：价廉、易贮存、比用酸材料问题少；缺点：反应时间长、对铝有破坏作用。缺点：反应时间长、对铝有破坏作用。 KOHKOH、NaOH NaNaOH Na2 2COCO3 3、NaNa3 3POPO4 4、(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3 氧化剂氧化剂和还原剂和还原剂处理金属氧化膜

50、、溶解裂变产处理金属氧化膜、溶解裂变产物、溶解各种化学物质物、溶解各种化学物质 优点：补充了各种酸性溶液的去污优点：补充了各种酸性溶液的去污缺点：对某些金属具有腐蚀作用缺点：对某些金属具有腐蚀作用 KMnOKMnO4 4、 H H2 2O O2 2 K K2 2CrCr2 2O O7 7、去垢剂和去垢剂和有机溶剂有机溶剂处理各种设施表面、衣物和玻处理各种设施表面、衣物和玻璃制品等的清洁剂璃制品等的清洁剂 优点：优点：有效而柔和的通用型清洁剂；有效而柔和的通用型清洁剂；缺点：在有金属腐蚀和持久性污染物时效缺点：在有金属腐蚀和持久性污染物时效果不好果不好 煤油、三氯乙烷、煤油、三氯乙烷、二甲苯、石油醚、二甲苯、石油醚、酒精等酒精等 缓蚀剂和缓蚀剂和表面活性表面活性剂剂 缓蚀剂用来抑制腐蚀反应和基缓蚀剂用来抑制腐蚀反应和基体金属的损失体