1、物理性污染控制物理性污染控制主編 陳杰瑢第五章第五章 放射性污染及其防治放射性污染及其防治 目目 錄錄 第一節第一節 概概 述述 第二節第二節 輻射計量學基礎輻射計量學基礎 第三節第三節 放射性廢物與防治標準放射性廢物與防治標準 第四節第四節 放射性廢物處理技術放射性廢物處理技術 第五節第五節 放射性污染去污技術放射性污染去污技術 一、環境中放射性的來源二、輻射的生物效應及其危害 第一節第一節 概概 述述 放射源放射源 天然輻射源天然輻射源（天然本底照射）人工輻射源人工輻射源宇宙輻射宇宙輻射地球內放射性物質地球內放射性物質人體內放射性物質人體內放射性物質核試驗放射性污染核試驗放射性污染核能、放

2、射性同位素生產核能、放射性同位素生產核材料貯存、運輸核材料貯存、運輸放射性固體廢物處理與處置放射性固體廢物處理與處置核設施退役核設施退役一、環境中放射性的來源l世界范圍內，天然本底輻射每年對個人的世界范圍內，天然本底輻射每年對個人的平均輻射劑量約為平均輻射劑量約為2.42.4毫希（毫希（mSvmSv）l因地區天然本底輻射水平不同因地區天然本底輻射水平不同 。 19861986年年4 4月月2626日，烏克蘭北部切爾諾貝利核電站日，烏克蘭北部切爾諾貝利核電站4 4號號反應堆因違規操作嚴重爆炸，反應堆因違規操作嚴重爆炸，3131人當場死亡，人當場死亡，200200多人多人受到嚴重放射性輻射，成為核

3、能利用史上一大悲劇受到嚴重放射性輻射，成為核能利用史上一大悲劇切爾諾貝利的教訓切爾諾貝利的教訓二、輻射的生物效應及其危害輻射的生物效應輻射的生物效應 輻射對人體的危害輻射對人體的危害 輻射的生物效應輻射的生物效應 圖圖5-1 5-1 輻射生物反應的演變過程輻射生物反應的演變過程l輻射與人體相互作用會輻射與人體相互作用會導致某些特有生物效應導致某些特有生物效應l其性質和程度主要取決其性質和程度主要取決于人體組織吸收的輻射于人體組織吸收的輻射能量，能量，l演變過程如圖演變過程如圖5-15-1所示。所示。輻射的生物效應輻射的生物效應 1.1.輻射對細胞的作用輻射對細胞的作用 2.2.輻射的生物效應輻

4、射的生物效應 1.1.輻射對細胞的作用輻射對細胞的作用 影響影響因素因素 物理因素物理因素 生物因素生物因素 輻射類型、輻射能量、吸收劑輻射類型、輻射能量、吸收劑量、劑量率、照射方式、受照量、劑量率、照射方式、受照姿勢及其在輻射場內的取向等。姿勢及其在輻射場內的取向等。生物種系生物種系人人猴猴大鼠大鼠雞雞龜龜大腸桿菌大腸桿菌病毒病毒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的吸收劑量值的吸收劑量值 種系的演化程度、機體結構、種系的演化程度、機體結構、個

5、體不同發育階段、不同細個體不同發育階段、不同細胞、組織或器官對輻射敏感胞、組織或器官對輻射敏感性各異性各異生物生物效應效應 軀體效應軀體效應 遺傳效應遺傳效應 2.2.輻射的生物效應輻射的生物效應 l輻照對受照者本身的有害效應；輻照對受照者本身的有害效應；l是由于人體普通細胞受損引起的；是由于人體普通細胞受損引起的；l只影響到受照者個人本身。只影響到受照者個人本身。l輻射引起人體細胞內的基因突變；輻射引起人體細胞內的基因突變；l是是生殖細胞受損傷引起的生殖細胞受損傷引起的有害效應；有害效應；l影響到受照者影響到受照者后代的身體缺陷后代的身體缺陷。輻射對人體的危害輻射對人體的危害 1.1.急性放

6、射病急性放射病 v由大劑量急性照射引起，多為意外核事故、由大劑量急性照射引起，多為意外核事故、 核戰爭造成。核戰爭造成。v全身性輻射損傷全身性輻射損傷v局部性輻射損傷局部性輻射損傷v按射線的作用范圍，短期大劑量外照射引起按射線的作用范圍，短期大劑量外照射引起 的輻射損傷可分成的輻射損傷可分成2.2.遠期影響遠期影響 v主要是慢性放射病和長期小劑量照射對人體主要是慢性放射病和長期小劑量照射對人體 健康的影響，多屬于隨機效應。健康的影響，多屬于隨機效應。 v慢性放射病是由于多次照射、長期累積的慢性放射病是由于多次照射、長期累積的結果。危害取決于受輻射時間和輻射量結果。危害取決于受輻射時間和輻射量來

7、來 源源集體劑量集體劑量 /人人Sva-1所有的天然輻射源所有的天然輻射源10000000宇宙射線：飛機旅行宇宙射線：飛機旅行2000燃煤電站燃煤電站約約2000燃煤的家庭烹調及取暖燃煤的家庭烹調及取暖100000地熱能源地熱能源6人人SvGWa磷鹽工業磷鹽工業6000磷石膏磷石膏1977年為年為300000工業化國家的工業化國家的X射線檢查射線檢查每百萬人為每百萬人為1000，即，即1600000核武器試驗核武器試驗最高年份為最高年份為400000(19621963)所有時間共計所有時間共計30000000核電核電(不包括廢物處置不包括廢物處置)1980年為年為500，2000年為年為100

8、0核電核電(職業照射職業照射)2000夜光鐘表夜光鐘表2000表表5-2 5-2 各類天然和人工輻射源輻射的集體劑量估計值各類天然和人工輻射源輻射的集體劑量估計值 第二節第二節 輻射計量學基礎輻射計量學基礎 一、輻射劑量學的基本量和單位 二、輻射防護有關的量和概念 放射性活度放射性活度一、輻射劑量學的基本量和單位 照射量照射量 吸收劑量吸收劑量 劑量當量劑量當量 有效劑量當量有效劑量當量 集體劑量當量集體劑量當量 待積劑量當量待積劑量當量 放射性活度放射性活度v定義定義：單位時間內放射性原子核所發生的核：單位時間內放射性原子核所發生的核 轉變數，符號轉變數，符號A A。v單位單位：vSISI單

9、位：單位：Bq(Bq(貝可貝可) )，1Bq1Bq表示每秒鐘發生表示每秒鐘發生 一次核衰變；一次核衰變；v曾用單位：曾用單位：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定義定義：表示：表示或或X X射線在空氣中產生電離能力射線在空氣中產生電離能力 大小的輻射量大小的輻射量。v定義式：定義式： （5-1） v單位單位：vSISI單位：單位：C/kg ；曾用單位：；曾用單位：R ( (倫琴倫琴) ) ；v1 R2.58l010 C/kg 。mdQXd射線在質量為射線在質量為dmdm的空氣中釋放出來的空氣中釋放出來的全

10、部電子的全部電子( (正電子和負電子正電子和負電子) )被空被空氣完全阻止時，在空氣中產生的一氣完全阻止時，在空氣中產生的一種符號離子的總電荷的絕對值，種符號離子的總電荷的絕對值，C C 受照空氣的質量，受照空氣的質量，kg kg v定義式：定義式： （5-2） v單位單位：vSISI單位：單位：C/（kgs）；）； 時間間隔時間間隔dtdt照射量的增量照射量的增量, , C/kgC/kg。 時間間隔，時間間隔，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射線在空氣介質中產生的照射效能。射線在空氣介質中產生的照射效能。吸收劑量吸收劑量 1.1.吸收劑

11、量吸收劑量D Dv定義定義：單位質量受照物質中所吸收的平均輻：單位質量受照物質中所吸收的平均輻 射能量。射能量。 v定義式：定義式： （5-3） v單位單位：vSISI單位單位: :Gy（戈瑞）（戈瑞）；曾用單位；曾用單位: :radrad( (拉德拉德) ) ；v1rad=0.011rad=0.01Gy 。mdDd電離輻射授予質量為電離輻射授予質量為dmdm的物的物質的平均能量，質的平均能量，J J； 受照空氣的質量，受照空氣的質量，kg kg v定義式：定義式： （5-4） v單位單位：Gy/s時間間隔時間間隔dtdt吸收劑量的增吸收劑量的增量量,Gy,Gy。 時間間隔，時間間隔，s s。

12、 dDDdtD2.2.吸收劑量率吸收劑量率l吸收劑量在劑量學的實際應用中是一個非常重要的物理量吸收劑量在劑量學的實際應用中是一個非常重要的物理量l適用于任何類型的輻射和受照物質，且受照物質中每一點都有特定的吸適用于任何類型的輻射和受照物質，且受照物質中每一點都有特定的吸 收劑量數值；收劑量數值；l給出吸收劑量數值時須指明輻射類型、介質種類和所在位置。給出吸收劑量數值時須指明輻射類型、介質種類和所在位置。劑量當量劑量當量 v定義定義：組織內某一點的劑量當量：組織內某一點的劑量當量 H = DQN （5-55-5）v單位單位：SvSv（希沃特）（希沃特） ；v曾用單位：曾用單位：rem(rem(雷

13、姆雷姆) )；v1rem=0.01Sv1rem=0.01Sv。l生物效應受輻射類型與能量、劑量與劑量率大小、照射條件及個體差異生物效應受輻射類型與能量、劑量與劑量率大小、照射條件及個體差異等因素的影響，故相同的吸收劑量未必產生同等程度的生物效應。等因素的影響，故相同的吸收劑量未必產生同等程度的生物效應。l為了用同一尺度表示不同類型和能量的輻射照射對人體造成的生物效應為了用同一尺度表示不同類型和能量的輻射照射對人體造成的生物效應的嚴重程度或發生幾率的大小，輻射防護上采用劑量當量這一輻射量。的嚴重程度或發生幾率的大小，輻射防護上采用劑量當量這一輻射量。 在該點所接受的吸收在該點所接受的吸收劑量，劑

14、量，Gy Gy 品質因數，用以計量劑品質因數，用以計量劑量的微觀分布對危害的量的微觀分布對危害的影響影響 國際放射防護委員會規國際放射防護委員會規定的其他修正系數，目定的其他修正系數，目前規定前規定N N1 1 有效劑量當量有效劑量當量 v 受照器官和組織的總危險度按有效劑量當受照器官和組織的總危險度按有效劑量當 量計算量計算 HE=WTHT （5-65-6）式中：式中：HE有效劑量當量，有效劑量當量，Sv； HT器官或組織器官或組織T所接受的劑量當量，所接受的劑量當量，Sv； WT該器官的相對危險度系數。該器官的相對危險度系數。集體劑量當量集體劑量當量 l一次大的放射性實踐或放射性事故，一次

15、大的放射性實踐或放射性事故，會涉及許多人，因此采用集體當量劑會涉及許多人，因此采用集體當量劑量定量表示一次放射性實踐對社會總量定量表示一次放射性實踐對社會總的危害。的危害。集體劑量當量集體劑量當量 1.1.集體劑量當量集體劑量當量v定義定義：各組內人均所接受的劑量當量與該組：各組內人均所接受的劑量當量與該組 人數相乘，然后相加所得的總劑量當量數。人數相乘，然后相加所得的總劑量當量數。TTiiiSHN (5-7)(5-7) 集體劑量當量，人集體劑量當量，人SvSv 第第i i組人群組中每個人的組人群組中每個人的器官或組織器官或組織T T平均所受到平均所受到的劑量當量，的劑量當量，Sv Sv 第第

16、i i組人群組的人數。組人群組的人數。 集體劑量當量集體劑量當量 2.2.集體有效劑量集體有效劑量v定義定義：量度某一人群所受的輻射照射，則按量度某一人群所受的輻射照射，則按集體有效劑量計算，即集體有效劑量計算，即iiiSEN (5-8)(5-8) 集體有效劑量，人集體有效劑量，人SvSv 第第i i組人群組接受的平均組人群組接受的平均有效劑量，人有效劑量，人Sv Sv 第第i i人群組的人數。人群組的人數。 待積劑量當量待積劑量當量 v定義定義：單次攝入某種放射性核素后，在單次攝入某種放射性核素后，在5050年年期間該組織或器官所接受的總劑量當量，即期間該組織或器官所接受的總劑量當量，即 5

17、0,TSHU SEE ST (5-9)(5-9) 待積劑量當量，待積劑量當量，SvSv 源器官源器官S S攝入放射性核素攝入放射性核素后后5050年內發生的總衰變數。年內發生的總衰變數。 l源器官中的放射性粒子源器官中的放射性粒子傳輸給單位質量靶器官的傳輸給單位質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傳傳輸給靶器官輸給靶器官T T。 二、輻射防護有關的量和概念 與輻射防護有關的概念與輻射防護有關的概念 劑量與效應的關系劑量與效應的關系 劑量限制體系劑量限制體系 1 1危險度和危害危險度和危害v危害危害G : :有害效應的發生頻數與效應的嚴重有害效應的發生頻數

18、與效應的嚴重程度的乘積，即程度的乘積，即 G = hi ri gi (5-10)(5-10) 危害危害第第i i組人群接受的平組人群接受的平均劑量當量，均劑量當量，Sv Sv 該組發生有害效應該組發生有害效應的頻數；的頻數； 嚴重程度，對可治愈嚴重程度，對可治愈的癌癥，的癌癥，g gi i0 0；對；對致死癌癥，致死癌癥，g gi i1 1 2 2關鍵人群組（關鍵人群組（簡稱簡稱關鍵組）關鍵組）v定義定義：在某一給定實踐所涉及的各受照人群：在某一給定實踐所涉及的各受照人群組中，預期將受到最大輻射照射的人群組。組中，預期將受到最大輻射照射的人群組。v關鍵人群組所受到的輻射照射是量度公眾成關鍵人群

19、組所受到的輻射照射是量度公眾成員由于該實踐所受劑量的員由于該實踐所受劑量的上限上限。3 3關鍵照射途徑關鍵照射途徑v定義定義：某種輻射實踐對人產生照射劑量的各某種輻射實踐對人產生照射劑量的各種途徑種途徑( (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義的某一種照射途徑。意義的某一種照射途徑。 4 4關鍵核素關鍵核素v某種輻射實踐釋放的幾種核素中對受照人體某種輻射實踐釋放的幾種核素中對受照人體或人體若干器官或組織有最重要影響的核素?；蛉梭w若干器官或組織有最重要影響的核素。 與輻射防護有關的概念與輻射防護有關的概念劑量與效應的關系劑量與效應的關系按對人體的危害分為按對

20、人體的危害分為 隨機效應隨機效應 確定性效應確定性效應 劑量與效應的關系劑量與效應的關系 “線性線性”、“無閾無閾” “有閾值有閾值”效應效應 v發生幾率與劑量大小有關的效應。發生幾率與劑量大小有關的效應。v輻射防護中把隨機性效應與劑量的關系簡化地輻射防護中把隨機性效應與劑量的關系簡化地 假設為線性無閾。假設為線性無閾。v線性是指隨機性效應的發生幾率與所受劑量之間成線線性是指隨機性效應的發生幾率與所受劑量之間成線性關系。性關系。v無閾意味著任何微小的劑量都可能誘發隨機性效應。無閾意味著任何微小的劑量都可能誘發隨機性效應。v受照劑量大于閾值，就會發生確定性效應；受照劑量大于閾值，就會發生確定性效

21、應；v其嚴重程度與所受的劑量大小有關，劑量越大后其嚴重程度與所受的劑量大小有關，劑量越大后果越嚴重；果越嚴重；v具體閾值大小與個體情況有關；具體閾值大小與個體情況有關； v確定性效應的劑量閾值相當大，正常情況下一般確定性效應的劑量閾值相當大，正常情況下一般不可能達到，只有在大放射性事故下才可能發生。不可能達到，只有在大放射性事故下才可能發生。只要將劑量限制在其閾值以下，效應就只要將劑量限制在其閾值以下，效應就不會發生。不會發生。v隨機性效應隨機性效應通過減少劑量的方法雖能降低其發生率通過減少劑量的方法雖能降低其發生率，但不能完全避免；，但不能完全避免；v確定性效應確定性效應1 1輻射防護原則輻

22、射防護原則 劑量限制體系劑量限制體系 基本原則（1 1）輻射實踐正當性）輻射實踐正當性 （2 2）輻射防護最優化）輻射防護最優化 （3 3）限制個人劑量當量）限制個人劑量當量 為了達到輻射防護目的，為了達到輻射防護目的，國際放射防護委員會國際放射防護委員會（ICRPICRP）提出三項基本）提出三項基本原則原則 在施行伴有輻射的任何實踐前，在施行伴有輻射的任何實踐前，須經過正當性判斷，確認這種須經過正當性判斷，確認這種實踐具有正當理由，獲得的利實踐具有正當理由，獲得的利益大于代價益大于代價( (包括健康損害和包括健康損害和非健康損害的代價非健康損害的代價) )。 l避免一切不必要的照射，避免一切

23、不必要的照射，l在考慮到經濟和社會因素的在考慮到經濟和社會因素的條件下，所有輻照都應保持在條件下，所有輻照都應保持在可合理達到的盡量低的水平?？珊侠磉_到的盡量低的水平。 l用劑量限值對個人所受的照射用劑量限值對個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）職業照射：適用于輻射工作人員）職業照射：適用于輻射工作人員vICRPICRP：5 5年平均年有效劑量限值年平均年有效劑量限值20mSv20mSv，任一年有效，任一年有效劑量不得超過劑量不得超過50mSv50mSv。vGB8703-88GB8703-88輻射防護規定輻射防護規定：年有效劑量當量限年有效劑量當量限值值50mS

24、v50mSv；還規定了其他單個器官或組織的年劑量當；還規定了其他單個器官或組織的年劑量當量限值。量限值。 （2 2）公眾照射：適用于公眾成員）公眾照射：適用于公眾成員vICRPICRP：有效劑量年限值為有效劑量年限值為1mSv1mSv，5 5年平均不超過年平均不超過1mSv1mSv。vGB8703-88GB8703-88輻射防護規定輻射防護規定：年有效劑量當量不年有效劑量當量不超過超過1 mSv1 mSv。 3 3導出限值導出限值 v根據基本限值，通過一定模式導出的供根據基本限值，通過一定模式導出的供輻射監測結果比較用的限值。輻射監測結果比較用的限值。4 4管理限值管理限值 v為了管理目的，主

25、管部門或企業負責人可以根據最為了管理目的，主管部門或企業負責人可以根據最優化原則，對輻射防護有關的任何量制定管理限值，優化原則，對輻射防護有關的任何量制定管理限值，但它們必須嚴于基本限制或導出限制。但它們必須嚴于基本限制或導出限制。 一、放射性廢物及處理途徑 二、放射性廢物的來源和分類 三、環境放射性防護標準 四、輻射防護一般措施 第三節第三節 放射性廢物與防治標準放射性廢物與防治標準 一、放射性廢物及處理途徑 v放射性廢物：放射性廢物：含放射性核素或被之污染，其含放射性核素或被之污染，其 濃度或比活度大于規定的清潔解控水平，預期濃度或比活度大于規定的清潔解控水平，預期不會再被利用的廢棄物。不

26、會再被利用的廢棄物。v處理基本途徑處理基本途徑v濃縮及固化處理濃縮及固化處理v與環境隔絕長期安全存放與環境隔絕長期安全存放v凈化后有控制排放凈化后有控制排放v去污后再循環利用。去污后再循環利用。 二、放射性廢物的來源和分類 放射性廢物來源和特點放射性廢物來源和特點 放射性廢物的分類放射性廢物的分類 放射性廢物的處理原則放射性廢物的處理原則 放射性廢物來源和特點放射性廢物來源和特點 來源 核設施產生的放射性廢物核設施產生的放射性廢物 伴生礦產生的放射性廢物伴生礦產生的放射性廢物 核技術應用產生放射性廢物核技術應用產生放射性廢物 核設施產生的放射性廢物（圖核設施產生的放射性廢物（圖5-25-2）

27、伴生礦產生的放射性廢物（圖伴生礦產生的放射性廢物（圖5-35-3） 核技術應用產生放射性廢物（圖核技術應用產生放射性廢物（圖5-45-4） 放射性廢物來源和特點放射性廢物來源和特點 特點 （1 1）長期危害性）長期危害性 （2 2）處理難度大）處理難度大 （3 3）處理技術復雜）處理技術復雜 放射性廢物的分類放射性廢物的分類 1 1國家分類標準國家分類標準 放射性廢物分類標準放射性廢物分類標準(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將放射性廢物分為將放射性廢物分為高放長壽命高放長壽命中放長壽命中放長壽命低放長壽命低放長壽命中放

28、短壽命中放短壽命低放短壽命低放短壽命從處理和處置的角度從處理和處置的角度 壽命長短按半壽命長短按半衰期衰期3030年為限年為限 放射性廢物的分類放射性廢物的分類 2 2其他分類方法其他分類方法v按按半衰期半衰期分為分為長半衰期長半衰期(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。廢物類型廢物類型減容因子減容因子壓塊密度壓塊密度 /kgm-3金屬廢屑金屬廢屑4532004000重廢物的混合物重廢物的混合物3.5516002400輕廢物的混合物輕廢物的混合物2.53.58001280塑料制品塑料制品238001120

29、表表5-9 5-9 超級壓縮的減容情況超級壓縮的減容情況 原理原理v將可燃性廢物氧化處理成灰燼將可燃性廢物氧化處理成灰燼( (或殘渣或殘渣) )。優點優點v減容比大減容比大(10(10100100倍倍););v可使廢物向無機化轉變，免除熱分解、可使廢物向無機化轉變，免除熱分解、腐爛、發酵和著火等危險腐爛、發酵和著火等危險; ;v可回收钚、鈾等有用物質。可回收钚、鈾等有用物質。 2.2.焚燒焚燒 干法焚燒干法焚燒 濕法焚燒濕法焚燒 焚燒基本方法焚燒基本方法 v對放射性廢物焚燒，要求對放射性廢物焚燒，要求v采用專門設計的焚燒爐；采用專門設計的焚燒爐；v爐內維持一定負壓；爐內維持一定負壓；v配置完善

30、的排氣凈化系統；配置完善的排氣凈化系統；v焚燒灰渣應進行固化處理或直接裝入焚燒灰渣應進行固化處理或直接裝入高度整體性容器中進行處置。高度整體性容器中進行處置。圖圖5-10 5-10 典型的焚燒爐及其廢氣凈化系統示意圖典型的焚燒爐及其廢氣凈化系統示意圖二、放射性廢液處理技術 放射性廢液放射性廢液處理技術處理技術 低、中放廢液低、中放廢液 高放廢液高放廢液 絮凝沉淀、蒸發、離子交換（或絮凝沉淀、蒸發、離子交換（或吸附）和膜技術吸附）和膜技術( (如電滲析、反滲如電滲析、反滲透、超濾膜透、超濾膜) ) 蒸發濃縮后貯存在雙壁不銹鋼貯槽中。蒸發濃縮后貯存在雙壁不銹鋼貯槽中。 表表5-10 5-10 常用

31、放射性廢液處理技術的去污系數常用放射性廢液處理技術的去污系數處理技術處理技術去污系數去污系數使用對象使用對象絮凝沉淀、吸附絮凝沉淀、吸附110低、中放廢液，洗衣、淋浴水低、中放廢液，洗衣、淋浴水蒸發蒸發103106低、中放廢液，高放廢液低、中放廢液，高放廢液離子交換離子交換10100低、中放廢液（低含鹽量）低、中放廢液（低含鹽量）反滲透反滲透1040低、中放廢液，洗衣、淋浴水低、中放廢液，洗衣、淋浴水圖圖 5-11 典型放射性廢水處理工藝流程典型放射性廢水處理工藝流程絮凝沉淀絮凝沉淀 蒸發蒸發 膜分離和過濾膜分離和過濾 離子交換和吸附離子交換和吸附 二、放射性廢液處理技術 絮凝沉淀絮凝沉淀 v

32、簡便，成本低廉；簡便，成本低廉；v可同時去除懸浮物、膠體、常量鹽，有可同時去除懸浮物、膠體、常量鹽，有v機物和微生物等；機物和微生物等；v與其他方法聯用作為預處理方法。與其他方法聯用作為預處理方法。優點優點v放射性去除效率較低（放射性去除效率較低（50507070）；）；v去污因數最多只有去污因數最多只有1010左右左右; ;v產生含大量放射性的污泥。產生含大量放射性的污泥。缺點缺點v凈化效率較高，一般凈化效率較高，一般去污系數去污系數( (DFDF) )可可達到達到10105 5; ;v可回收有用的化學物質（如硝酸等）。可回收有用的化學物質（如硝酸等）。優點優點v不適合處理含易起泡物質和易揮

33、發核素不適合處理含易起泡物質和易揮發核素 如如RuRu，I)I)廢水；廢水；v蒸發耗能大；蒸發耗能大；v處理費用較高。處理費用較高。缺點缺點蒸發蒸發 =廢液中的放射性濃度總去污系數DF蒸汽冷凝液中的放射性濃度蒸發蒸發 圖圖5-12 美國漢福特廠蒸發處理放射性廢水系統美國漢福特廠蒸發處理放射性廢水系統v過程簡單、無相變、分離系數較大；過程簡單、無相變、分離系數較大；v節能高效；節能高效；v可在常溫下連續操作?？稍诔叵逻B續操作。 特點特點膜分離和過濾膜分離和過濾 1.1.膜分離技術膜分離技術 分類分類 反滲透反滲透 微濾和超濾微濾和超濾 有效去除含高鹽分廢液中放射性核素有效去除含高鹽分廢液中放射

34、性核素 去除廢液中不溶物或膠體微粒上的放去除廢液中不溶物或膠體微粒上的放射性組分。射性組分。 1.1.膜分離技術膜分離技術 電滲析電滲析 適于廢水中放射性離子去除，不適于適于廢水中放射性離子去除，不適于膠體粒子去除。膠體粒子去除。 圖圖5-13 5-13 反滲透裝置流程反滲透裝置流程410MPa .能量回收水輪機能量回收水輪機.鹽水槽鹽水槽淡化水槽淡化水槽pH調整裝置調整裝置過濾裝置過濾裝置過濾泵過濾泵反滲透器反滲透器高壓泵高壓泵酸注入器酸注入器氯滅菌裝置氯滅菌裝置原液原液脫氧器脫氧器 1.1.膜分離技術膜分離技術 圖圖5-14 典型過濾器的組成典型過濾器的組成 2 2. .過濾技術過濾技術

35、離子交換和吸附離子交換和吸附 放射性核素放射性核素 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂 陰、陽混合樹脂陰、陽混合樹脂 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 離子交換樹脂去除單一放射性核素的效果離子交換樹脂去除單一放射性核素的效果 離子交換和吸附離子交換和吸附 圖圖5-15 典型的離子交換流程典型的離子交換流程三、放射性廢氣處理技術 放射性粉塵的處理放射性粉

37、塵的處理 放射性氣溶膠的處理放射性氣溶膠的處理 放射性氣體的處理放射性氣體的處理 碘同位素的處理碘同位素的處理 廢氣的排放廢氣的排放 除塵除塵設備設備 機械式除塵器機械式除塵器 過濾式除塵器過濾式除塵器 l去除粒徑大于去除粒徑大于60m60m的粉塵顆粒。的粉塵顆粒。 l去除粉塵粒徑小于去除粉塵粒徑小于10m10m；l凈化氣粉塵濃度為凈化氣粉塵濃度為1 12 mg/m2 mg/m3 3。濕式除塵器濕式除塵器 l去除粒徑去除粒徑10106m6m的粉塵顆粒；的粉塵顆粒；l凈化氣粉塵濃度凈化氣粉塵濃度 100mg/m100mg/m3 3。放射性粉塵的處理放射性粉塵的處理 電除塵器電除塵器 l微米粒徑去

38、除率微米粒徑去除率9999以上。以上。 放射性氣溶膠的處理放射性氣溶膠的處理 v廣泛用于核設施內的干式過濾器；廣泛用于核設施內的干式過濾器；v有效捕集粒徑有效捕集粒徑0.3m0.3m放射性氣溶膠粒子；放射性氣溶膠粒子；v去除效率去除效率99.9799.97；v一次使用失效后即行廢棄；一次使用失效后即行廢棄；v在在HEPAHEPA過濾器之前要安裝預過濾器，以除過濾器之前要安裝預過濾器，以除去廢氣中的大顆粒固體。去廢氣中的大顆粒固體。 放射性氣體的處理放射性氣體的處理 吸附法吸附法 活性炭滯留床活性炭滯留床 低溫分餾裝置低溫分餾裝置 l對對8585KrKr、133133XeXe有良好吸附選擇性有良

39、好吸附選擇性 l對對8585KrKr的回收率大于的回收率大于9999。 液體吸收裝置液體吸收裝置 l使用致冷劑吸收溶解度較高的惰使用致冷劑吸收溶解度較高的惰性氣體。性氣體。 貯存衰變貯存衰變 l對短壽命放射性核素有效、經濟對短壽命放射性核素有效、經濟去除。去除。 碘同位素的處理碘同位素的處理 v碘同位素（碘同位素（131131I I、129129I I）是放射性廢氣中）是放射性廢氣中 主要的揮發性放射性核素；主要的揮發性放射性核素；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 能吸附有機碘能吸附有機碘( (如如CHCH3 3I)I)；v從濕空氣中去除有機碘

40、，活性炭須用碘從濕空氣中去除有機碘，活性炭須用碘 化鉀或三乙烯二胺化鉀或三乙烯二胺(TEDA) (TEDA) 浸漬處理。浸漬處理。v放射性廢氣凈化達標后，一般通過高放射性廢氣凈化達標后，一般通過高煙囪煙囪(60(60150m) 150m) 稀釋擴散排放；稀釋擴散排放；v選擇有利的氣象條件排放；選擇有利的氣象條件排放；v排放口要設置連續監測器。排放口要設置連續監測器。廢氣的排放廢氣的排放 設備設備 顆粒物質顆粒物質揮發性釕揮發性釕 碘碘NONO2 2 NONO旋風分離器旋風分離器 10101 11 11 11 1文丘里洗滌塔文丘里洗滌塔 10010060060010102 22 21 1冷凝器冷

41、凝器100100100010002002001 12 21 1NOxNOx吸收塔吸收塔 1010101020205 51 1填充噴霧塔填充噴霧塔 100010001001001 14 41 1轉化塔轉化塔 2 24004001001001 1硅膠柱硅膠柱 8 8100010001 11 1100100碘塔碘塔 1 11 15005001 11 1燒結金屬過濾器燒結金屬過濾器 100010001 11 11 11 1HEPAHEPA100010001 11 11 11 1表表5-12 核工業中常用的廢氣凈化設備的核工業中常用的廢氣凈化設備的DF圖圖5-16 典型的放射性廢氣處理流程圖典型的放射性

42、廢氣處理流程圖 一、概述 二、化學去污技術 三、機械去污技術 四、其他去污新技術 第五節第五節 放射性污染去污技術放射性污染去污技術 一、概述 放射性污染放射性污染放射性物質沉積在材料、結構物或設備表面。放射性物質沉積在材料、結構物或設備表面。 種類種類 機械沾污機械沾污 物理吸附物理吸附 化學吸附化學吸附 一、概述 去污的定義去污的定義 去污的目的去污的目的 核設施去污技術的選擇原則核設施去污技術的選擇原則 去污的定義去污的定義 放射性去污放射性去污 用化學或物理方法除去沉積在核設施結構、材用化學或物理方法除去沉積在核設施結構、材料或設備內外表面上的放射性物質。料或設備內外表面上的放射性物質

43、。評價指標評價指標 去污系數去污系數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去污類別去污類別目目 的的為運行管理和檢修去污為運行管理和檢修去污在合理的范圍內，降低運行和檢修工作人員在合理的范圍內，降低運行和檢修工作人員總的放射性照射總的放射性照射為退役進行的去污為退役進行的去污便于手動拆卸技術的使用便于手動拆卸技術的使用為廢物治理進行的去污為廢物治理進行的去污降低污染水平，使產生的廢物能作為放射性降低污染水平，使產生的廢物能作為放射性較低的廢物進行處理和處置較低的廢物進行處理和處置為長期監護

44、進行的去污為長期監護進行的去污減少監護貯存方式中殘余放射源的數量，或減少監護貯存方式中殘余放射源的數量，或縮短監護貯存周期縮短監護貯存周期為環境整治進行的去污為環境整治進行的去污出于政治或公眾健康和安全的原因，使場地出于政治或公眾健康和安全的原因，使場地和設施恢復到不受限制使用的狀態和設施恢復到不受限制使用的狀態為其它目的進行的去污為其它目的進行的去污如經濟目的（回收利用設備和材料），事故如經濟目的（回收利用設備和材料），事故處理等。處理等。核設施去污技術的選擇原則核設施去污技術的選擇原則 效益方面效益方面 技術方面技術方面 輻射安全輻射安全 去污效率去污效率 經濟效益經濟效益 廢物最少化廢物

45、最少化 化學去污化學去污 機械去污機械去污 電拋光去污電拋光去污 超聲去污超聲去污 二、化學去污技術 化學去污化學去污 用化學方法去除沉積在部件內外表面上放射性用化學方法去除沉積在部件內外表面上放射性物質。物質。適用范圍適用范圍 l無損傷管道系統的遠距離去污無損傷管道系統的遠距離去污；l大面積區域大面積區域( (如地面和墻壁如地面和墻壁) )的有效去污；的有效去污；l人難以接近的表面去污。人難以接近的表面去污。 二、化學去污技術 化學去污的優缺點化學去污的優缺點 化學去污常用試劑化學去污常用試劑 化學去污常用工藝化學去污常用工藝 化學去污的優缺點化學去污的優缺點l試劑易得，試劑易得，l去污快，

46、效率高，去污快，效率高，l操作簡單、可遠程遙控操作簡單、可遠程遙控l產生放射性廢氣較少，產生放射性廢氣較少，l清洗液可處理回收。清洗液可處理回收。 l粗糙多孔表面去污率低粗糙多孔表面去污率低l清洗液體積大組分復雜清洗液體積大組分復雜l腐蝕和安全問題腐蝕和安全問題l試劑貯存和收集設施試劑貯存和收集設施l去污成本較高。去污成本較高。優優 點點 缺缺 點點 化學去污常用試劑化學去污常用試劑 分類分類 按化學去污試劑的性質和類型分按化學去污試劑的性質和類型分 水（水蒸氣）、酸、堿、鹽或絡合劑、水（水蒸氣）、酸、堿、鹽或絡合劑、氧化劑和還原劑、去垢劑和表面活性氧化劑和還原劑、去垢劑和表面活性劑等；劑等；

47、按對去污對象的腐蝕性分按對去污對象的腐蝕性分 非腐蝕性、低腐蝕性和強腐蝕性化學非腐蝕性、低腐蝕性和強腐蝕性化學去污劑去污劑 常用試劑常用試劑原原 理理優缺點優缺點舉舉 例例水（水蒸水（水蒸氣）氣）可溶解化學物質或浸蝕和沖洗可溶解化學物質或浸蝕和沖洗表面上的松散碎渣，能用于所表面上的松散碎渣，能用于所有的無孔表面有的無孔表面 優點優點: :價廉、易得、無毒、無腐蝕性，與大價廉、易得、無毒、無腐蝕性，與大多數放射性廢物系統相容；多數放射性廢物系統相容；缺點缺點: : 易使放射性污染物擴散而難以控制易使放射性污染物擴散而難以控制 水水, , 水蒸汽水蒸汽無機酸無機酸及酸鹽及酸鹽破壞和溶解金屬表面的氧

48、化膜破壞和溶解金屬表面的氧化膜, ,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屬離子的交換能力或金屬離子的交換能力 優點：去污快而有效優點：去污快而有效, ,酸鹽的使用增加了酸酸鹽的使用增加了酸去污的廣泛性；去污的廣泛性；缺點：缺點：腐蝕性強。腐蝕性強。 HNOHNO3 3,HCl, ,HCl, H H3 3POPO4 4 H H2 2SOSO4 4、NaNa2 2SOSO4,4,NaFNaF有機酸有機酸及絡合劑及絡合劑具有溶解金屬氧化膜和分離金具有溶解金屬氧化膜和分離金屬污染物的雙重作用屬污染物的雙重作用 優點：腐蝕性弱，安全性較高；優點：腐蝕性弱，安全性較高；缺點：價格昂

49、貴，反應速度較慢。缺點：價格昂貴，反應速度較慢。 檸檬酸、草酸及草檸檬酸、草酸及草酸過氧化物酸過氧化物堿和堿和含堿鹽含堿鹽去除油膩和油膜、去除油漆和去除油膩和油膜、去除油漆和其他涂層其他涂層, ,去除碳鋼的鐵銹以去除碳鋼的鐵銹以及中和酸、作表面鈍化劑及中和酸、作表面鈍化劑優點：價廉、易貯存、比用酸材料問題少；優點：價廉、易貯存、比用酸材料問題少；缺點：反應時間長、對鋁有破壞作用。缺點：反應時間長、對鋁有破壞作用。 KOHKOH、NaOH NaNaOH Na2 2COCO3 3、NaNa3 3POPO4 4、(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3 氧化劑氧化劑和還原劑和還原劑處理金屬氧化膜

50、、溶解裂變產處理金屬氧化膜、溶解裂變產物、溶解各種化學物質物、溶解各種化學物質 優點：補充了各種酸性溶液的去污優點：補充了各種酸性溶液的去污缺點：對某些金屬具有腐蝕作用缺點：對某些金屬具有腐蝕作用 KMnOKMnO4 4、 H H2 2O O2 2 K K2 2CrCr2 2O O7 7、去垢劑和去垢劑和有機溶劑有機溶劑處理各種設施表面、衣物和玻處理各種設施表面、衣物和玻璃制品等的清潔劑璃制品等的清潔劑 優點：優點：有效而柔和的通用型清潔劑；有效而柔和的通用型清潔劑；缺點：在有金屬腐蝕和持久性污染物時效缺點：在有金屬腐蝕和持久性污染物時效果不好果不好 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 緩蝕劑和緩蝕劑和表面活性表面活性劑劑 緩蝕劑用來抑制腐蝕反應和基緩蝕劑用來抑制腐蝕反應和基體金屬的損失體