分析核电厂废物最小化中的辐射防护设计

葛旭阳

【摘 要】核电厂在具体运行过程中会产生大量的废物，产生的辐射会对环境，以及人的身体健康造成直接影响。因此，在对核电厂进行分析过程中，应当将废物最小化中辐射防护设计作为重点内容进行分析，从而提高设计的合理性，避免对环境造成严重危害。

【关键词】核电厂；废物；辐射防护；包装容器

中图分类号： P318 文献标识码： A 文章编号： 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

核電厂固体废物处理设计过程中，应当将其辐射防护最小优化，以及废物最小化原则。在具体设计过程中，采用的策略，以及实施方法都存在一定的差异性，在实际设计过程中，如何通过合理的方式，使两者和谐统一，是设计人员在具体设计中需要重点思考的一项问题，下面，针对该项问题进行探讨。

1 放射性废物最小化的意义

（1）对环境保护和群众健康意义重大。特别是在我国特色社会主义科学发展观的要求下，应当在加强对核能的应用的基础上，大力推行核电站放射性废物最小化，能够最大程度减少人们对核电站中形成的各种放射性废物的伤害，减少人们身体受到的伤害，同时，也能够起到维护生态环境稳定的作用，确保了核电事业的健康发展。

（2）将发射性废物最小化作为最终的目标，开展具有针对性的管理工作，这一方面可以使相关单位的科学管理水平能够得到提升，另一方面也可以使降低公众对于核电站在运行期间，对于放射性废物造成的危害的担忧，具有不错社会效益，可以促进核电事业的健康发展[1]。

（3）处理放射性废物的难度较大，并且较高的费用，因此，推行废物最小化，能够有效的减少废物的生成量，从而减少相关单位在实际作业过程中，在该方面的投入，具有不错的经济效益。

2 核放射物的来源及废物最小化的合理实践

2.1 核放射物的来源

核电站在运营期间会产生大量的发生性废物，这些废物通常都来自反应堆的运行。反应堆运行过程中，会形成具有放射性核素，从而会形成大量具有反射性，并且会对环境和对人们身体造成危害的放射性废物。核素来自裂变和活化，从实际情况来看，活化过程产生的核素的半衰期通常都较多，具有长期辐射的放射性废物的数量相对来说比较少[2]。与之不同的是，裂变核算半衰期通常都较长，因此，废物放射性来源多数都是裂变核算。放射性废物通常都通过设备泄漏、换料大修等途径形成，废物有气、液、固三种形态。

2.2 废物最小化的合理实践

设计固体废物处理工艺过程中，为了每隔废物包内的废物体积，通过对提升废物减容比工艺进行应用，从而大幅度降低废物的具体体积大小。在具体问题思考过程中，从减小废物包体积角度入手，在设计废物包装容器时，应当摒弃过去体积大，壁厚的不合理设计方式，适当缩小容器体积，降低容器壁厚度，通过该方式，达到降低废物包装体积大小的最终目的。

在设计固体废物处理设施布置方面，考虑到新的核电站多数采用的都为单堆布置方式，因此，在实际设计期间，为了降低成本，考虑设置服务废物中心专设设施，对这种单独的废物处理中心进行应用，可以完成对核电站运行过程中，产生的各种废物的合理处理[3]。

3 设计固体废物期间辐射防护优化

新建核电站中的一项重要内容就是对各种废物进行集中处理，在实际处理过程中，要对固体废物进行收集、分拣、分装等多项操作。针对核电站固体废物处理辐射防护，进行最优化设计，在实际设计期间，应当对已经运行的核电厂的经验进合理反馈，主要包括的内容有调研辐射源、工作水平、分析人员受照剂量等。同时，核电站在运行过程中，会产生大量的废物，因此需要使用大量的废物桶，这些废物东表面剂量效率高，在实际处理过程中，若没有采用屏蔽容器完成相应的屏蔽操作，将会使部分工作长辐射分区与原设计相比出现超标情况，如果运行过程中，若设备在运行过程中出现异常现象，此时，相关工作人员无法靠近[4]。这在一定程度上也表明了，在实施废物最小化过程中，也会引起辐射设计问题。因此，在具体设计期间，应当依据减容比相对较高的处理工艺特点、新型废物包装容易的具体特点，在废物整备、处理、存储等环节，做好相应的辐射防护分析，并且要做好相应的优化设计内容，实现对辐射的合理控制，减少因为辐射问题带来的不良影响。

4 处理废物最小化辐射防护问题的合理化建议

在核电站设计过程中，应重点考虑核电站在运行过程中产生的各种固体废物的护理工艺，在实际问题处理过程中，传统的水泥固化对核电站运行过程中产生的浓缩液、废树脂的包容率约为40%。而对某核电站废物处理中心，在从具体处理过程中，采用脱水、烘干、干燥等各项工艺，针对中低放废树脂减容比的数值能够达到1.5-3，而针对浓缩液能够超过7。通过该方式，可以在对这类废物进行整备前，大幅度减小废物的具体体积大小[5]。但是，需要工作人员注意的是，虽然废物的体积变小了，但是随着而来的会出现其它各种不同类型的问题，其中最为重要的一项问题就是，放射性固体废物活动浓度将会出现大幅度升上。在具体设计时，针对一回路废树脂活度浓度平均值的净化，通常都会达到10-30GBq/Kg水平，最大值通常会维持在100-300GBq/Kg水平。这样在对废树脂进行处理，以及相应的整备、暂存、转运、包装容器表面剂量时，通常会达到几Sv/h剂量水平，情况严重时，甚至会达到几十Sv/h剂量水平，辐射较为严重，则不仅会对周围的环境造成威胁，情况严重时甚至会工作人员，以及周边的人员的身体造成伤害。

在核电站设计过程中，面对如此高的辐射现象，在对核电站运行过程中产生的各种废物进行处理，以及对子项辐射防护进行设计时，应当重点考虑以下几点内容：

（1）通过对先进的技术手段进行应用，提升对产生的各种废物的处理、整备、运转等各项设备的自动化和可靠性，在条件允许的情况下，对人员的行为进行限制，尽量降低正常运行过程中，人员接近其的可能性，从而降低造成的不良影响。

（2）在处理、整理、存储（暂时）工艺形成的废物过程中，应当增加相应的生物屏蔽设备。例如，比较常见的屏蔽门、屏蔽暂存容器、屏蔽运转器等，通过对这些装置的应用，达到屏蔽辐射的作用[5]。针对处理、整理工艺废物的厂房来说，可以适当增加迷宫，通过该方式，减少高辐射区域对相邻低辐射区域造成的影响。

（3）相关工作人员在实际工作中，应当定期进入到检修房间中，适当的增加必要相应的辐射监测装置、以及相应报警系统和连锁监控措施，通过对这些设施的应用，保证在现场工作的人员在具体工作中，确保在高辐射区域的辐射源被完全移除，不会对环境和人的身体造成威胁[6]。此外，如果核电站在运行过程中，出现了辐射源意外出现象，应当发出相应的警告，使工作人员能够快速撤离高辐射区，以免受到危害。

（4）针对核电站应用的弱屏蔽效果的包装容器，应当充分考虑运转和暂存中的屏蔽。特别是对于暂存在厂房中的高辐射水平废物桶，引起的天空反散射防护，以及处置场对这些废物桶在具体接收过程中的实际要求。

（5）在设计核电站废物处理中心时，要依据实际情况，设置科学的辐射分区、人流、气流、物流，并且要对防辐射性设备，以及管道和阀门进行合理布置，从而使放射性废物暂存和运容器密封性等到进一步提升，实现对放射性物质泄漏情况的合理控制。

5 核电站放射性废物最小化的发展前景

目前，人们的核能的应用停留在裂变上，在具体应用期间，避免不了需要面对产生大量放射性废物问题。随着人们对核电能依赖的不断提升，放射性废物最小化理念在世界范围已经得到普及，并且得到了相关工作人员的重视。

虽然我国在对核能应用期间，依据相应的环保要求，对产生的放射性废物进行收集、处理、贮存，并且也配备了完善的放射性废物管理设施。但是，面对大量的放射性废物，处理起来仍然面临着较大难度，因此，要加强对放射性废物最小的推动。

在放射性废物管理法律法规方面我国与发达国家相比还存在一定差距，并未形成一套完善的管理体系。一些管理标准已经实施多年，已经无法适用于不断发展的核电领域[7]。近几年，我国也加强了在该项内容的研究，增加了投入，在充分考虑我国具体情况的基础上，对国外先进的经验进行了借鉴，对相应的标准进行完善，从而促进我国在核放射性废物最小化方面的管理。

技术层面上，国际上出现了零污染控制区、可降解材料应用等，先进的技术为放射性废物最小化的实现提供了强有有利的支持。随着对核能应用的不断加强，我国在也加强了对废物处理技术内容的而研发，例如，通过一段时间的努力，我国在极低放废物清洁解控技术、近零排放技术等方面的研究也都取得了不错的成绩。此外，建设放射性固体废物处置场地，以及废物处理中心也都得到了相关工作人员的重视。虽然，现阶段我国与发达国家相比，在废物处理技术方面还存在一定差距，但是，相信随着国家在方面投入的增加，以及相关工作人员的不断努力，我国在放射废物最小化方面一定能够达到一个崭新的高度。

6 结束语

在核电站设计过程中，应当从辐射防护角度对问题进行分析，实现对辐射防护的科学设计，减少辐射带来的各种问题。同时，通过合理的设计方式，实现废物最小化和防辐射优化设计两者间的平衡。

【参考文献】

[1]田飞.核电厂放射性废物管理进展及挑战研究[J].化学工程与装备，2018（10）：262-263+108.

[2]劉兆年，谷海峰.核电厂退役中低放废物量估算方法研究[J].应用科技，2017，44（03）：78-81.

[3]张辉仁.核电厂放射性废物厂房微负压试验偏差分析[J].中国设备工程，2017（07）：98-100.

[4]王静.国内核电站无线通信系统概述及发展方向初探[J].城市建设理论研究（电子版），2016（11）：1076.

[5]张敬辉，刘铁军.核电厂放射性废物处理新工艺——烘干装HIC[J].产业与科技论坛，2018，17（09）：59-60.

[6]李琦，苟全录，余小东.海阳核电厂（AP1000机组）放射性废物管理系统建设探讨[J].辐射防护，2018，38（01）：80-87.

[7]欧阳晓理，丁爽.核电厂放射性固体废物管理系统的研究与开发[J].科技展望，2016，26（28）：105.