核电厂在役去污技术评价

I核电厂在役去污技术评价范围本文件规定了核电厂在役去污技术评价适用的术语和定义、指标体系、程序与要求。本文件适用于对在役运行的核电厂内具有放射性的设备、构件金属表面进行去污的技术评价，包括新开发的和实际应用的一切去污技术及工艺。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB/T4960.8核科学技术术语第8部分：放射性废物管理GB/T25147-2010工业设备化学清洗中金属腐蚀率及腐蚀总量的测试方法重量法GBT4334-2020金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体-奥氏体（双相）不锈钢晶间腐蚀实验方法GB/T18590-2001金属和合金的腐蚀点蚀评定方法GB/T10127-2002不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀实验方法JB/T7901-1999金属材料实验室均匀腐蚀全浸实验方法N-TS/EMS/009核电厂材料和消耗产品化学成分控制导则HG/T3523-2008冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

松散污染nonfixedcontamination与放射性物质与被污染物件表面结合的不牢固的、可再悬浮到空气中的、可能会造成内照射的污染。实际过程中，使用取样纸擦拭后，取样纸经表面污染仪测定高于本底水平的，即认为是松散污染。

弱固定污染weakfixedcontamination220℃以下的运行环境中形成，污染核素以分子或离子形式通过物理吸附、化学附着或离子交换结合在物体表面的强污染。强固定污染strongfixedcontamination污染核素通过扩散作用或其它过程渗入基体材料内，或通过化学反应进入金属氧化层内造成的污染。

去污因子decontaminationfactor去污前污染物放射性活度与去污后放射性活度之比。去污率decontaminationrate去除的放射性活度占去污前放射性活度的份数。余污率residualcontaminationrate去污后剩余的放射性活度占去污前放射性活度的份数。剂量去污因子doseratereductionfactor去污前初始剂量率与去污后最终剂量率之比。是否应该加上在役去污的定义？技术评价指标体系一般规定评价指标分为定量指标和定性指标两类指标。评价指标由一级指标和二级指标组成。一级指标用于对具体指标进行分类，包括去污效果指标和安全性指标；二级指标用于定量或定性评价，见表1。根据核电厂具体应用需要，也可设立其他二级、三级指标；设立的指标应定义明确、内含清晰。表1评价指标体系一级指标二级指标去污效果指标去污因子、去污率、剂量去污因子、余污率安全性指标去污剂化学品成分、去污后表面腐蚀情况、二次废物安全性、去污后力学性能、去污作业安全性定量评价需充分考虑数据的可靠性和准确性。定性评价主要采用描述性或相对比较的方式进行评价；评价需符合客观事实、用词准确、具有可考核性和可比较性。去污效果指标使用标准模拟样片开展去污效果评价实验，测量该去污方法对标准模拟样片的去污效果。去污因子K式中：K/DF—去污因子；Aq—去污前放射性污染水平或辐射水平，单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或辐射水平。单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）。适用于评价污染水平降级或降低环境剂量为目的的去污。去污率β式中：β—去污率；Aq—去污前放射性污染水平或辐射水平，单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或辐射水平。单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）。适用于评价污染水平降级或降低环境剂量为目的的去污。剂量去污因子DRRF=式中：DRRF—剂量去污因子；单位为戈瑞每小时(Gy/h)Dq—去污前辐射剂量率，单位为戈瑞每小时（Gy/h）；Dh—去污后辐射剂量率，单位为戈瑞每小时（Gy/h）。适用于评价局部热点去污。余污率α=式中：α—余污率；Aq—去污前放射性污染水平或辐射水平，单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）；Ah—去污后放射性污染水平或辐射水平。单位为贝克勒尔每平方厘米（Bq/cm2）、贝克勒尔每千克（Bq/kg）或毫西弗每小时（mSv/h）。适用于评价降低环境剂量为目的的去污。安全性指标评价去污方法对核电厂在役运行的安全性影响。去污剂化学品成分评价去污剂中化学品成分是否满足核电厂对安全相关系统的元素要求。其中，去污剂中不应含有安全相关系统禁用元素；去污后安全相关系统中受限制的元素含量应满足相关要求。需进行严格定量分析。当用于安全相关系统的化学品或材料中含有铅、汞、锡、锌、镉、锑、银、钴、铝、铋、砷、铜、稀土、镓、锢和三价铁盐等化学元素时，这些元素可能腐蚀有关设备及部件，或者产生不希望的活化产物，或者产生不可控制的中子毒物。这类元素称之为安全相关系统禁用元素。安全相关系统禁用元素见附录A。安全相关系统含量受限制的元素见附录B。去污后表面腐蚀情况评价去污后设备、构件等金属基材是否收到腐蚀，耐腐蚀性是否发生改变。需进行定量及定性分析，包括腐蚀深度、腐蚀量、耐腐蚀性和表面形貌分析。腐蚀深度对金属基材样片进行去污处理后，样片平均厚度的减少值。D式中：D—腐蚀深度（cm）；W0—去污前初始质量（g）；W1—去污后质量（g）；ρ—受试金属试样密度（g/cm3）；S—受试金属试样去污面积（cm2）。腐蚀量对金属基材样片进行去污处理后，单位面积样片质量的减少值。H式中：H—腐蚀量（g/cm2）；W0—去污前初始质量（g）；W1—去污后质量（g）；S—受试金属试样去污面积（cm2）。耐腐蚀性评价对核电厂进行在役去污后，设备、构件的在未来运行过程的耐腐蚀性发生变化的可能性。需进行定量分析，对金属基材样片进行耐腐蚀性测量实验，通过电化学方法测定去污处理前后腐蚀速率的变化值，根据具体设备及构件耐腐蚀/精度要求，进行评价。表面形貌分析评价去污方法是否会改变金属表面形貌，包括点蚀和晶间腐蚀评价。需进行定性分析。二次废物安全性确定去污过程产生的二次废物的主要成分，产生量，是否有包容措施使其不逸散到环境中。根据核电厂现有的废物处理设施，评估二次废物（气、液、固）是否满足核电站现有废物处理设施的处理要求。去污后力学性能评价去污后金属力学性能是否可能发生改变，适用于干冰、磨削、浓化学溶液等易损伤金属基材的去污方法，需进行定量分析。去污作业安全性评估去污作业过程中是否满足核电厂相关要求。包括但不限于评估去污作业过程是否遵守实验项目、仪器仪表等离线设备、工艺的特殊要求；去污作业人员是否有噪声、粉尘、机械伤害、化学毒物等风险；是否提供足够安全且符合相关规定的防范措施。评价程序与要求一般要求评价程序包括确定评价对象、明确评价目的、选取评价指标、收集评价资料、开展评价实验、开展综合评价和形成评价报告等步骤，具体过程见图1。图1评价程序评价对象包括新开发的、准应用于核电厂的和实际应用的在役放射性去污技术、产品和工艺。评价目的包括确认技术可行性、技术比选、风险管理等，针对不同评价目的、去污目的、应用场景等，选取合理的评价标准，并体现在评价报告中。评价实验标准模拟样片的制备样片预处理标准模拟样片的制备用于进行去污效果评价，以测试去污产品、工艺在不同等级的污染上的去除能力。包括，松散污染、弱固定污染、强固定污染。样片需满足如下条件：试片必须满足HG/T3523要求；试片尺寸：50mm*25mm*2mm,±0.1mm;孔径4mm；打磨抛光，抛光至镜面程度，试片四周和表面无毛刺,粗糙度应在0.8-1.6μm之间；试片表面层、四周应力和氧化层必须处理彻底；表面激光打码。松散污染样片的制备移取符合实际要求的放射性污染溶液1ml，滴加在按5.2.1.1准备的样片中心，然后将样片自然干燥。弱固定污染样片的制备将5.2.1.1准备的样片按敏化、刻蚀、污染、烘烤次序进行。敏化：对5.2.1.1准备的样片进行清洗，干燥后放置于电阻炉中敏化样片，敏化温度700℃，时间≤24h；刻蚀：对5.2.1.3a)制备的样片进行刻蚀，硝酸溶液浓度＜70%，刻蚀时间≤12h；污染：移取符合实际要求的放射性污染溶液＜1ml，滴加在按6.1.1准备的样片中心，然后将样片自然干燥；烘烤：对5.2.1.3c)制备的样片进行烘烤，烘烤温度为700℃，时间≤24h。强固定污染样片的制备将5.2.1.1准备的样片在模拟实际水质、温度、压力条件下，经1200h，直至其表面生成致密的附着牢固的氧化膜后可作为模拟强固定污染样片。去污效果评价实验使用待评价的去污技术，分别对松散污染样片、弱固定污染样片和强固定污染样片进行处理，并测量处理前后的相关数据，计算去污因子、去污率、剂量去污因子和余污率。金属基材样片的制备金属基材样片的制备用于进行去污后表面腐蚀情况的评价，以测试去污产品、工艺对相应金属基材的腐蚀破坏情况。样片需满足如下条件：试片必须满足HG/T3523要求；试片尺寸：50mm*25mm*2mm,±0.1mm;孔径4mm；打磨抛光，抛光至镜面程度，试片四周和表面无毛刺,粗糙度应在0.8-1.6μm之间；试片表面层、四周应力和氧化层必须处理彻底；表面激光打码。腐蚀深度与腐蚀量测试实验用分析天平对金属基材样片进行称量，记录初始质量W0；使用待评价的去污技术，对相应金属基材样片进行处理，将处理后的样片表面进行除油、除水、干燥操作，保证受试物表面清洗干净，无油污、无水分；用分析天平对金属基材样片进行称量，记录结果为W1，并计算腐蚀深度和腐蚀量。耐腐蚀性测试实验配置核电水回路模拟液，要求模拟液中各主要离子浓度、温度、压力、放射性活度应与相应金属基材在核电现场应用所处的环境体系一致；使用电化学工作站测量受试金属试样在模拟核电水回路条件下的极化曲线，并计算腐蚀速率作为初始的腐蚀速率V0；去污剂对受试金属进行去污时应严格按照去污剂使用标准进行去污，去污过程中应注意不得划伤受试金属表面或密封所用的环氧树脂。在去污之后，将去污后的受试金属试样浸泡在核电水回路模拟液中12h来对去污后的受试金属进行活化；测量去污后受试金属试样的腐蚀速率V1；对比V1和V0的值，判断是否满足安全性要求。表面形貌分析实验晶间腐蚀评价方法：把受试金属试样作阳极，以不锈钢钢杯或不锈钢钢片作为阴极，倒入500mL10%草酸溶液，接通电流。选择阳极电流密度为1A/cm2，浸蚀时间为90s，浸蚀溶液温度70℃-100℃。对含钼钢用10%过硫酸铵浸泡，电流密度为1A/cm2，浸蚀时间5min-10min。浸蚀之后的结果评价参照《GB/T4334-2020金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体-奥氏体（双相）不锈钢晶间腐蚀实验方法》进行评价；受试金属的点蚀评价参照《GBT18590-2001金属和合金的腐蚀点蚀评定方法》进行评价；去污剂对受试金属进行去污时应严格按照去污剂使用标准进行去污，去污过程中应注意不得划伤受试金属表面或密封所用的环氧树脂。在去污之后，将去污后的受试金属试样浸泡在核电水回路模拟液中12h来对去污后的受试金属进行活化；对去污后的受试金属进行晶间腐蚀和点蚀评价。综合评价根据收集到的评价资料和实验结果，对第4章评价指标体系中的各个评价指标进行定量计算分析或定性描述。结合核电厂的实际情况，对定量定性评价结果进行综合分析，并与其他国内外同类型技术、工艺等进行系统比较，明确待评价去污技术的效果、安全性、特点、优势和不足，并提出可能的改进措施。评价报告报告撰写表达规范，报告内容应包括去污技术和工艺的实施运行条件、去污剂和相关去污设备的详细使用说明、适用的去污范围、评价周期、评价结果、评价结论等内容。报告格式可参考附录A评价报告示例。实验过程中的各原始数据需按照附录的形式附在报告正文之后。经5.1.1中所述各程序，形成完整的技术或工艺评价报告，并及时归档和妥善保存。

（资料性）

禁用元素清单禁用元素清单元素受控原因禁用要求稀土（铈、镧）单质液体浸润表面引起脆化不作为产品配方的一部分；这些材料不与系统直接接触汞铋锡镉锢镓砷铅锌

（资料性）

受控元素清单及其限值表B.1受控元素清单及其限值卤素（pp