放射性废物运输分类方法研究

2020-12-18李晓范

中国核电 2020年5期

李晓范，翟健，王安

(中核清原环境技术工程有限责任公司，北京 100037)

随着我国安全高效发展核电政策的实施以及核技术在工业、医疗、科研等领域的广泛应用，相关实践活动产生的放射性废物数量与日俱增。为实现放射性废物的安全管理并最终安全处置的目标，我国颁布了各项法律、法规和标准，为放射性废物的产生、处理、运输、贮存、处置等全过程安全管理提供依据。

1998年国家核安全局为加强放射性废物的安全管理，保护环境，保护工作人员和公众健康，发布了《放射性废物的分类》(HAD401/04)。2017年生态环境部、工业和信息化部、国家国防科技工业局根据《中华人民共和国放射性污染防治法》《中华人民共和国核安全法》和《放射性废物安全管理条例》的相关规定，对放射性废物分类标准进行了修订，发布了新的《放射性废物分类》[1]，原标准同时废止。

在运输领域，为保证对放射性物品运输的监管和规范管理，我国在20世纪80年代将IAEA的放射性物品运输标准《放射性物质安全运输条例》 ( “Regulations For the Safe Transport of Radioactive Material,No.TS-R-1”，简称“TS-R-1”)引入，并以国家标准的形式发布。1989年发布了国家标准《放射性物质安全运输规定》 (GB 11806—1989)，并分别于2004年、2019年完成了对该标准的修订，修订后的标准更名为《放射性物品安全运输规程》 (GB 11806—2019)[2](简称“GB 11806”)。GB 11806等效转换了TS-R-1对放射性物质运输有关的安全要求，其全部技术内容均为强制性的。2009年9月14日温家宝总理签署国务院第562号令，发布了《放射性物品运输安全管理条例》[3](简称《条例》)，并于2010年1月1日起正式实施。《条例》明确了各监管部门的管理职责和权限，明确了容器设计、制造、运输等环节相关各方的责任，从行政层面进一步规范了我国放射性物品尤其是放射性废物运输行业的发展。

随着2017年新版《放射性废物分类》实施，调整了部分放射性核素的分类限值，在新旧标准的衔接方面，界定新标准下放射性废物的类别并确定相应的运输等级，进而明确废物运输的各项监管要求已成为工程实践中较为迫切的问题。

本文系统地归纳了我国《放射性物品安全运输规程》(GB 11806—2019)、《放射性物品运输安全管理条例》《放射性废物分类》和《放射性物品分类和名录》(试行)[4]等法规标准对放射性废物运输的分类，介绍了参考TS-G-1.6[5]等IAEA核安全丛书快速判断放射性废物运输及其货包类型的方法。文章最后通过一个放射性废物运输的实例验证了该分类方法的便捷和有效性。

1 放射性废物运输分类

1.1 《放射性废物分类》的规定

放射性废物分为极短寿命放射性废物、极低水平放射性废物、低水平放射性废物、中水平放射性废物和高水平放射性废物等五类，其中极短寿命放射性废物和极低水平放射性废物属于低水平放射性废物范畴。原则上，极短寿命放射性废物、极低水平放射性废物、低水平放射性废物、中水平放射性废物和高水平放射性废物对应的处置方式分别为贮存衰变后解控、填埋处置、近地表处置、中等深度处置和深地质处置。因目前我国已建设并投入运行的两个处置场均为近地表处置场，只适合接收处置低水平放射性废物和部分中水平放射性废物，因此本节重点研究低、中水平放射性废物的分类规定。

低水平放射性废物：废物中短寿命放射性核素活度浓度可以较高，长寿命放射性核素含量有限，需要长达几百年时间的有效包容和隔离，可以在具有工程屏障的近地表处置设施中处置。近地表处置设施深度一般为地表到地下30 m。低水平放射性废物的活度浓度下限值为极低水平放射性废物活度浓度上限值(极低水平放射性废物的活度浓度下限值为解控水平，上限值一般为解控水平的10～100 倍)，低水平放射性废物活度浓度上限值见表1。

中水平放射性废物：废物中含有相当数量的长寿命核素，特别是发射α粒子的放射性核素，不能依靠监护措施确保废物的处置安全，需要采取比近地表处置更高程度的包容和隔离措施，处置深度通常为地下几十到几百米。一般情况下，中水平放射性废物在贮存和处置期间不需要提供散热措施。中水平放射性废物的活度浓度下限值为低水平放射性废物活度浓度上限值，中水平放射性废物的活度浓度上限值为4×1011Bq/kg，且释热率小于或等于2 kW/m3。

表1 低水平放射性废物活度浓度上限值

1.2 《条例》对放射性物品运输的原则性分类

按照国务院《放射性物品运输安全管理条例》中第三条的规定，根据放射性物品的特性及其对人体健康和环境的潜在危害程度，将放射性物品分为一类、二类和三类。

一类放射性物品，是指Ⅰ类放射源、高水平放射性废物、乏燃料等释放到环境后对人体健康和环境产生重大辐射影响的放射性物品。

二类放射性物品，是指Ⅱ类和Ⅲ类放射源、中等水平放射性废物等释放到环境后对人体健康和环境产生一般辐射影响的放射性物品。

三类放射性物品，是指Ⅳ类和Ⅴ类放射源、低水平放射性废物、放射性药品等释放到环境后对人体健康和环境产生较小辐射影响的放射性物品。

放射性物品的具体分类和名录，由国务院核安全监管部门会同国务院公安、卫生、海关、交通运输、铁路、民航、核工业行业主管部门制定。

此外，《条例》第五条明确：放射性物品的运输和放射性物品运输容器的设计、制造，应当符合国家放射性物品运输安全标准。

综上所述，《条例》对放射性废物按照一、二、三类对应高、中、低水平的对应关系，做了简单的原则性分类，并明确了其分类不改变GB 11806 中关于放射性物品货包的分类及相应的设计要求。因此若要明确某具体废物的运输等级和运输要求，还需按照GB 11806进行进一步的分析。

1.3 GB 11806对放射性物品运输货包的分类及与《条例》分类的对应关系

GB 11806对放射性物质分类的核心思想是根据物质的放射性核素是否易裂变，以及其推导出的核素的放射性活度限值A1和A2，来确定该物质所形成的运输货包的种类，通过对不同等级的货包提出技术要求，以达到满足运输容器固有安全性，保障运输安全的目的。GB 11806对货包的分类与联合国对危险品货包分类编号(UN编号)一致。

《条例》发布后，为落实其第三条的规定，加强放射性物品运输安全管理，环境保护部(国家核安全局)、公安部、卫生部、海关总署、交通运输部、铁道部、中国民用航空局、国家国防科工局批准了《放射性物品分类和名录》(试行)，并自2010年3月18日起开始施行。该分类名录建立了《条例》所规定的一、二、三类放射性物品与GB 11806对运输货包的一一对应关系，见表2。

1.4 确定放射性废物货包类型的方法

根据上述介绍的国家对放射性废物分类和要求，对放射性废物进行包装运输，首先对放射性废物分类，其次应确定该放射性废物所形成的货包类型及其对应的UN编号，再确定其放射性物品的类别，以分别满足放射性废物分类、GB 11806和《条例》相应的技术规范和行政审批要求。

表2 放射性物品货包联合国编号与放射性物品类别对应表

货包类型(亦即货包的UN编号)由货包中包含的放射性核素的活度水平，核素的裂变或非裂变特性，包装的类型，放射性内容物的性质或形态，以及是否特殊安排运输等因素确定，各型货包的具体要求在GB 11806中均有明确要求。但由于GB 11806完全翻译自IAEA的TS-R-1，是一部专业性非常强的标准，即使是专业人员，在对标准的掌握和查阅使用上，也非常费时费力。IAEA在组织编制和修订升版TS-R-1的过程中也注意到其使用的不便之处，为此专门编制了核安全导则TS-G-1.6:Schedules of Provisions of the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material(2005 Edition)[6]，来帮助法规的使用者明确放射性物质运输货包的分类方法及TS-R-1对相应货包的具体要求。

笔者在工程实践中参考TS-G-1.6，总结出了快速判断放射性物品运输货包类型及其对应的UN编号的方法，该方法的流程图见图1。

按照图1流程图，即可快速判别放射性废物的货包类型和UN编号。需要特别说明以下两点：

(1)当放射性废物满足放射性废物的分类和GB 11806对某类货包所有的要求、限值和相关规定时，才能确定它是此类货包，若不满足，则应按流程图继续比对下一类型的货包，直至满足全部要求和限值后，才能确定此货包类型；

(2)在特定的情况下，某种放射性物品可能对应不只一种货包类型和UN编号。此时应根据具体情况，选择合适的包装运输。

通过图1确定了待运放射性废物的货包类型后，即可按GB 11806和《条例》相关技术及行政审批要求，组织实施运输。

1.5 《放射性废物分类》与运输分类的对应关系分析

综合以上关于放射性废物分类以及确定放射性废物货包类型和分类的法规标准，本节重点分析并建立《放射性废物分类》所规定的不同核素中、低放射性废物与由其形成的废物运输货包分类的对应关系，以便实现对放射性废物货包的快速分类。

1)对于单一核素放射性废物货包，将表1所列的碳-14等核素，按照区分其低放与中放的活度浓度限值，逐一带入2.4节流程图，以确定其放射性物品货包的联合国编号，再通过表2明确废物运输的分类。具体见表3。

图1 放射性物品货包分类流程图Fig.1 The flow chart of radioactive waste classification

图1 放射性物品货包分类流程图(续)Fig.1 The flow chart of radioactive waste classification

表3 低、中水平放射性废物活度浓度限值所对应的运输分类

1.6 小结

2 工程实例——某实验室中放废液水泥固化体运输

2.1 运输需求情况

某实验室科研生产产生了一定量的中放废液，按照相关法规要求，需将中放废液经水泥固化形成水泥固化体后(单个水泥固化体表面剂量率大于2 mSv/h)，将水泥固化体外运至处置场进行最终处置。该实验室拟委托具有放射性物品运输资质的运输企业承担水泥固化体外运至处置场的运输工作，采用核级运输容器装载一定量的水泥固化体，要求保证整个运输过程依法依规，满足国家对放射性物品运输的安全监管要求。

2.2 水泥固化体废物分类

该实验室遗留中放废液按放射性废物分类判断应为中水平放射性废液，主要核素为137Cs、60Co、90Sr、241Am，但形成水泥固化体后，单个核素活度浓度最大值的水泥固化体对应的活度浓度分别为7.38×107Bq/kg、 8.01×107Bq/kg、5.21×107Bq/kg 、1.78×105Bq/kg。各核素活度浓度值均小于表1低放废物上限值，半衰期大于5 年发射α粒子的超铀核素平均值小于4×105Bq/kg，可初步判断为低放废物货包。

2.3 货包分类

对于本项目水泥固化体的运输，应根据本文图1流程图所示的方法，确定装载一定量的水泥固化体核级运输容器货包分类以及所对应的UN编号，明确其运输的技术要求，再根据其货包对应的放射性物品种类，明确其运输的行政管理要求。

按图1流程图判断本项目水泥固化体货包类型见表4、表5。

表4 根据GB 11806 5.2.3 得出水泥固化体混合物A1、A2值

表5 根据GB 11806 条款判断货包类型

由表4、表5可以得，该实验室中放废液水泥固化体核级运输容器货包按照三类放射性物品IP-2货包(UN3321)包装运输，按照GB 11806对IP-2货包和包装的技术要求，设计、制造水泥固化体的运输容器，并需满足《条例》对三类放射性物品运输容器设计、制造、使用及运输的相关规定。

通过上文分析，该实验室中放废液水泥固化体均属低水平放射性废物，其运输应满足《条例》对三类放射性物品运输的要求。考虑到GB 11806对IP-2型工业货包及其包装有明确的设计、制造、使用等技术要求，同时《条例》也对上述货包所对应的三类放射性物品的运输容器有相应的行政管理要求，笔者对本案例水泥固化体运输建议如下：

(1)若不对废物包仔细分类，简单认为源项“中放废液”对应中放废物，进而认定按照二类放射性物品运输容器及相应行政管理要求组织实施运输，将会增加不必要的容器设计备案等程序，增大项目工程成本，造成政府监管行政资源的浪费，并相应增大项目的工期。在进行认真分析选用对应的等级实施运输，在能够确保运输安全性的同时，简化了行政程序，保证项目依法依规高效顺利开展。

(2)托运人运输前应重点对运输容器表面、1 m处、2 m处及驾驶室位置进行剂量率监测并出具辐射监测报告，确保运输符合相关法规、标准要求。