浅析放射化学实验室辐射防护及其三废管理

2021-01-08刘瑞廉祖卫兵

天津化工 2021年4期

刘瑞廉，祖卫兵

（中核陕西铀浓缩有限公司，陕西汉中723312）

随着我国经济的不断发展，公司的产能不断扩大，进厂原料和出厂产品中六氟化铀纯度和硅等37种杂质元素含量分析检测任务日渐繁重。伴随着放射化学实验室管理的综合问题，对接触含铀等放射性物质的实验室辐射防护管理和放射性三废管理提出了更高要求，目前还没有这一类对接触含铀等放射性物质的实验室辐射防护管理和实验室放射性三废管理的现行条文，中核陕西铀浓缩有限公司分析计量部光谱化学科根据自身岗位特点科学合理的做到实验室辐射防护管理，创新提升完善放射性三废管理，同时保证工作的环境以及周围环境的安全，放射化学实验室分析检测工作阶段的基本原则，提高实验室人员的防护质量，从而确保放射化学实验室在确保安全的前提下按期完成分析检测工作，具有重要的现实意义。

1 放射化学实验室辐射防护的基本原则和基本措施

放射化学实验室主要面临的辐射来源主要分两种：一种是六氟化铀，是一种化学毒性，又有放射性危害的物质；另一种是氟、氟化氢。严格地讲，这些并不属辐射防护的范畴，但是在浓缩铀生产中，氟及其化合物总是与铀同时存在的，对氟及其化合物的防护也已成为放化实验室中一类特殊的辐射防护问题。

综上所述，放化实验室辐射防护，主要考虑的是铀的α内照射和β、γ的外照射危害。

1.1 内照射的危害及防护

放化实验室工作人员所受的照射，因工作条件而异，在实际工作中主要是内照射，而外照射仅存在于六氟化铀样品水解等开放性操作场合，而且凡有外照射之处，多半同时伴有内照射。内照射不同于外照射的显著特点是即使停止接触放射性物质以后，已经进入体内的放射性核素，仍继续产生照射，所以内照射的危害更严重。内照射防护的基本原则是采取各种措施，尽可能的隔断放射性物质进入人体内的各种途径，在可以合理做到的限度内，使摄入量减少到允许标准以下尽量低的水平。摄入放射性物质的途径[1]不外乎是：吸入被污染的空气、饮用被污染的水、食入被污染的食物或者放射性物质直接从伤口进入体内。

放化实验室防止这些现象发生的根本措施就是严格遵守有关的安全操作规程和建立良好的个人卫生习惯。经呼吸道进入体内，是人体摄入放射性物质最主要的途径。因此，空气污染是造成内照射的主要根源，防止放射性物质，经呼吸道进入体内的基本措施是：1）空气净化：通过空气过滤，除尘等方法，尽量降低空气中放射性粉尘或放射性气溶胶的浓度。2）通排风：不停排出被污染的空气并换清洁空气，降低空气中的放射性物质浓度。3）密闭包容：把可能成为污染源的放射性物质放在密闭容器中，或把可能污染工作环境的操作放在密闭的小室或手套箱中进行，与工作场所的空气隔绝。4）个人防护：放射化学实验室工作人员佩戴使用各种合格防护用品，使自己的呼吸道与工作环境的空气处于半隔离或全隔离状态，保证吸入的空气经过净化过滤。

1.2 外照射的危害及防护

放化实验室外照射防护的基本原则是：采取各种措施，控制辐射对人体的照射，使之保持在可以合理做到的最低水平，保障个人所受的剂量当量不超过国家规定的标准。我国辐射防护标准[2]对于放射性工作人员的剂量当量限值的规定为：年剂量当量限值，全身均匀外照射50mSv/a、眼晶体150mSv/a、其他单个器官或组织500mSv/a；特殊照射：一次不大于l00mSv，一生中不大于250mSv；应急照射：一次不大于250mSv。在射线防护计算中，一般按全身均匀外照射取剂量当量限值，即50mSv/a，以此可换算出月、周、日、时的剂量当量限值，月剂量当量限值为50/12=4.16mSv/月；周剂量当量限值为50/50=lmSv/周；日剂量当量限值为l/6=167μSv/d；每小时剂量当量限值为167/8=21μSv/h。

外照射防护的具体方法有三种：1）控制受照时间：受照射时间愈长，所受累积剂量愈大。2）增大与辐射源之间的距离：对于点源，受照剂量率与离子源的距离平方成反比。3）屏蔽：在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物，把外照射剂量减少到允许水平以下。

1.3 岗位自主防护技术措施

光谱化学科放射化学分析班遵守以上规范以外，根据岗位特点，可采取如下技术措施进行防护工作：1）包容：分析操作中，将专料样品包容封闭。在六氟化铀纯度分析项目中，我们将P10取样器放置在玻璃干燥器中，过夜静置。P10封装如有漏，氟化氢会腐蚀干燥器玻璃内表面，我们就会采取特殊技术措施进行处置。2）隔离：我们将不同的分析项目，分场所进行操作分割开来，执行分区管理。化学纯度项目在302#实验室；化学杂质项目在301#实验室；光谱杂质项目在201#实验室。3）稀释：在合理控制下，利用干净的空气使场所空气中的放射性浓度降低到控制水平以下。在化学纯度分析检测水解操作中，将整个操作场所放在通风柜中，通过控制通风柜拉门减少操作面的面积，来增大进入通风柜的新鲜空气流量。4）增效：在光谱杂质和化学纯度分析检测项目六氟化铀水解操作中，分别采取增大杂质取样杯内径并加盖盖子及适量增加P10取样杯水解时的纯水体积，由70mL增加到80mL的技术措施，来提高六氟化铀水解效率。

通过这些自主防护技术措施，防止有害的确定效应（非随机性效应），同时限制随机性效应的发生率，使之合理的达到尽可能低的水平。

2 放射化学实验室三废管理

2.1 三废的来源

1）首先是含铀废液，含铀废液的主要来源有：专料样品分析检测后，余留的测试含铀溶液；专料样品分析检测中，前化学处理过程中产生的含铀废液；专料样品分析检测中，清洗容量瓶、烧杯、铂金坩埚、铂金舟、取样器吸头、移液管、吸量管等的含铀清洗液。

2）其次是含铀气溶胶及含氟废气两类[3]。含铀气溶胶在专料样品分析检测全过程中，因为六氟化铀水解操作为开放型操作，在烘干、赶氟和高温水解等操作过程逸散到空气中，含氟及氟化氢等废气也是伴随着这些操作产生。

3）最后是固体废弃物。固体废弃物的主要来源是放射性污染物，主要包括棉纱手套、特殊防护口罩、沾污棉织物、乳胶手套等沾污橡胶制品和沾污工器具，除此还有在专料样品分析检测过程中产生的沾污的固体器具等。

2.2 放射化学实验室三废暂存管理的原则和方法

放化实验室三废暂存管理的原则，首先要做到从源头控制[4]，对于专料样品及其外来含铀样品的分析检测过程中，在保证分析结果准确及时的前提下，需要尽可能的减少复测次数，从而降低三废的产生；其次是提高三废暂存管理的安全性和科学性，从过程中提高对三废的“管控”水平，坚持对三废分门别类收集的原则，分类收集要根据实际的分析检测任务出发，将三废能够做到分门别类的收集，有效的减少三废的排放量。

清洗方式为：按照少量多次的原则，逐一对各器皿用蒸馏水清洗，产生较多的含铀废液，与公司当前对于放射性废液管理的工作思路不一致。

为了减少废液产生量,在实际工作中，摸索实验后总结发现了一种更为高效的器皿清洗方式，即“连环冲洗法”，清洗方式更为高效。具体操作方法如下：光谱化学科放射化学分析班在专料样品六氟化铀纯度的分析检测过程中，是这样收集含铀废液的：（以一批次四个专料样品量计）1）用洗瓶对P10取样器杯体少量多次进行清洗，清洗液约40mL收集在500mL聚四氟乙烯烧杯中（以下称废液收集杯）；2）称取完八氧化三铀的铂金舟及铂金舟盖经加热的硝酸清洗后，用洗瓶冲洗，在其下用废液收集杯盛装，清洗液约200mL；3）电位滴定和库仑滴定结束后，对25mL滴定池、250mL烧杯和250mL容量瓶用洗瓶冲洗，约500mL废液收集在废液收集杯中；4）将这约740mL的含铀废液倒入废液桶中，再对废液收集杯用少量清水冲洗两、三次，依次倒入废液桶中。

以上操作的实施，可将放射性废液量降低(1200-740)/1200×100%=38%，大幅度降低了纯度分析工作中的放射性废液量。

光谱化学科放射化学分析班在进行161/162中硅、磷、氯、溴，锝等杂质分析工作中，又是这样进行废液收集的。操作中要对分析操作中使用的各种器皿如样品瓶、容量瓶、移液管、比色皿、烧杯、分液漏斗、离心管等进行清洗。1）将待清洗器皿按照种类进行排序；2）用约10mL蒸馏水对排序1号器皿进行正常清洗，清洗液转入2号皿进行清洗，然后将清洗液转入3号器皿进行清洗，以此类推，直至将所有器皿全部清洗一遍，清洗液收集入专用废液杯中：重复步骤2～3次；3）将专用废液杯中的放射性废液收集于放射性废液桶中，清洗工作结束。

以上操作的实施，可将放射性废液量降低(1800-1000)/1800×100%=44%，大幅度降低了杂质分析工作中的放射性废液量。

最后，要坚持持续改进的原则。要在实际工作中做到及时的学习掌握新技术，及时的更新分析检测技术和先进的管理理念。