CN112349445B
有效
一种核电站高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法
技术领域
[0001]本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种核电站高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法。
背景技术
[0002]高剂量率杂项干废物是指表面剂量率≥2mSv/h的一类放射性干废物。一般处理方法：表面剂量率≥2mSv/h的杂项干废物用水泥固定在400L钢桶或2000L水泥桶中，废物增容2-2.5倍；表面剂量率＜2mSv/h的杂项干废物收集后烘干、装200L钢桶预压、超级压实和装400L钢桶灌浆固定，废物减容约4.5倍。
[0003]现有的核电站高剂量率杂项干废物处理存在以下问题：1、没有建立高剂量率杂项干废物处理的标准流程；2、现行处理方法放射性废物增容较大；3、高剂量率杂项干废物暂存时间没有定量计算分析，需要定期测量，增加了人力物力和人员照射剂量。
发明内容
[0004]基于此，本发明的目的在于提供一种标准化、可操作性强、安全裕度高的核电站高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006]一种核电站高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法，包括如下步骤：
[0007]1、将高剂量率杂项干废物进行核素分析与测量，确定放射性核素种类和初始活度；
[0008]2、根据步骤1确定的放射性核素种类和初始活度，以及经t时间衰变，计算出所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率达到2mSv/h所需的衰变时间t1；
[0009]3、将所述高剂量率杂项干废物装入桶中暂存，所述暂存时间大于衰变时间t1；
[0010]4、达到暂存时间后，取回步骤3的桶，并测量桶表面剂量率；
[0011]5、根据步骤4的测量结果，如果桶表面剂量率超过2mSv/h，则回到步骤1，循环操作直至桶表面剂量率小于2mSv/h。
[0012]优选地，步骤1中所述高剂量率杂项干废物通过以下方法得到：收集核电站的放射性杂项干废物，测量所述放射性杂项干废物表面剂量率D′；根据测量结果，筛选表面剂量率超过2mSv/h的高剂量率放射性杂项干废物，并将表面剂量率小于2mSv/h的低剂量率杂项干废物烘干、预压、超压和灌浆固定。
[0013]优选地，步骤1中所述高剂量率杂项干废物包括易于混合均匀的高剂量率杂项干废物和不易于混合均匀的高剂量率杂项干废物。
[0014]优选地，所述易于混合均匀的高剂量率杂项干废物采用取样分析方法进行核素分析；所述不易于混合均匀的高剂量率杂项干废物使用便携式γ谱仪进行核素分析。
[0015]优选地，所述易于混合均匀的高剂量率杂项干废物包括烘干的地坑淤泥。
[0016]优选地，步骤2中所述衰变时间t1是通过以下方法计算出来的：
[0017]a、根据步骤1确定的放射性核素种类和初始活度，利用空气比释动能率常数计算1米处剂量率D1；
[0018]b、计算表面剂量率D0；
[0019]c、通过测量的表面剂量率D′与计算的表面剂量率D0的比值，确定系数k；
[0020]d、经时间t衰变，计算t时刻的1m处剂量率D1t；
[0021]f、经时间t衰变，计算t时刻的表面剂量率D0t；
[0022]g、根据系数k计算t时刻的实际表面剂量率Dt：Dt＝D0t*k；
[0023]h、计算所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率Dt＝2mSv/h时所需的衰变时间t1，那么实际衰变时间大于t1时，所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率＜2mSv/h。
[0024]优选地，步骤3具体包括如下步骤：将所述高剂量率杂项干废物装入200L钢桶，200L钢桶放入屏蔽容器，然后运输至暂存点，取出200L钢桶放入屏蔽室或屏蔽隔间暂存，所述暂存时间大于衰变时间t1。
[0025]优选地，步骤4具体包括如下步骤：达到暂存时间后，回取200L钢桶，并用γ剂量率仪测量桶表面剂量率。
[0026]优选地，所述步骤5具体包括如下步骤：根据步骤4的测量结果，如果桶表面剂量率超过2mSv/h，则回到步骤1，循环操作直至桶表面剂量率小于2mSv/h，如果桶表面剂量率小于2mSv/h，则将桶中的杂项干废物烘干、预压、超压和灌浆固定。
[0027]优选地，所述表面剂量率通过γ剂量率仪测量，测量点与物项的距离为0.01m。
[0028]本发明的有益技术效果：
[0029]1、本发明建立了高剂量率杂项干废物处理的标准流程。
[0030]2、本发明实现了放射性废物最小化目标，降低了废物处置成本，减轻了废物对环境的影响。
[0031]3、本发明通过定量计算分析，确定了暂存衰变时间，提高了工作效率，降低了人员受照剂量和受照风险。
[0032]4、本发明放射性核素采用实测值，提高了数据准确度，确保测量结果具有可验证性。
附图说明
[0033]图1为本发明的高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法的流程图。
具体实施方式
[0034]本发明提供一种核电站高剂量率杂项干废物暂存衰变处理方法，包括如下步骤：
[0035]1、收集核电站的放射性杂项干废物，用γ剂量率仪测量放射性杂项干废物表面剂量率，测量点与物项的距离为0.01m，记为D′；根据测量结果，筛选表面剂量率超过2mSv/h的高剂量率放射性杂项干废物；将表面剂量率小于2mSv/h的低剂量率杂项干废物装入200L钢桶中烘干，桶内预压实，连桶超级压实，2-4个超压饼块装400L钢桶灌浆固定。
[0036]2、步骤1筛选的高剂量率杂项干废物包括易于混合均匀的高剂量率杂项干废物(烘干的地坑淤泥)和不易于混合均匀的高剂量率杂项干废物；对步骤1筛选的高剂量率杂项干废物进行核素分析与测量，确定放射性核素种类和初始活度，其中，易于混合均匀的高剂量率杂项干废物(烘干的地坑淤泥)采用取样分析方法进行核素分析，不易于混合均匀的高剂量率杂项干废物使用便携式γ谱仪进行核素分析。
[0037]3、根据步骤2确定的放射性核素种类和初始活度，以及经t时间衰变，计算出所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率达到2mSv/h所需的衰变时间t1，包括如下步骤：
[0038]a、根据步骤2确定的放射性核素种类和初始活度，利用空气比释动能率常数计算1米处剂量率D1，计算公式如下：
[0039]
[0040]b、计算表面剂量率D0，计算公式如下：
[0041]D0＝D1*L12/L02 ②
[0042]c、比较D′与D0值，确定系数k，计算公式如下：
[0043]k＝D′/D0 ③
[0044]d、经时间t衰变，计算放射性核素i的活度Ait，计算公式如下：
[0045]Ait＝Ai0e-λi.t ④
[0046]e、根据公式①计算t时刻的1m处剂量率D1t，其中Ai0替换为Ait；
[0047]f、根据公式②计算t时刻的表面剂量率D0t；
[0048]g、根据系数k计算t时刻的实际表面剂量率Dt：Dt＝D0t*k；
[0049]h、计算所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率Dt＝2mSv/h时所需的衰变时间t1，那么实际衰变时间大于t1时，所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率＜2mSv/h。
[0050]式中：
[0051]Γi：第i种放射性核素的空气比释动能率常数，单位是(*10-3Gy.m2.GBq-1.h-1)；
[0052]Ai0：第i种放射性核素的初始活度，单位是(GBq)；
[0053]L：测点与物项表面的距离，取值为1m；
[0054]n：存在于物料中的的放射性核素种类数，无量纲。
[0055]D0：计算的表面剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0056]D1：计算的1m处剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0057]L0：表面剂量率测点距离，取值为0.01m；
[0058]L1：1m处剂量率测点距离，取值为1m；
[0059]D′：测量的表面剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0060]Ai0：第i种放射性核素的初始活度，单位是(GBq)；
[0061]Ait：第i种放射性核素的t时刻活度，单位是(GBq)；
[0062]λi：第i种放射性核素的衰变常数；
[0063]t：实际衰变时间；
[0064]t1：计算衰变时间。
[0065]4、将高剂量率杂项干废物装入200L钢桶，200L钢桶放入屏蔽容器，然后运输至暂存点，取出200L钢桶放入屏蔽室或屏蔽隔间暂存，所述暂存时间大于衰变时间t1。
[0066]5、达到暂存时间后，回取200L钢桶，并用γ剂量率仪测量桶表面剂量率，测量点与物项的距离为0.01m。
[0067]6、根据步骤5的测量结果，如果桶表面剂量率超过2mSv/h，则回到步骤3，循环操作直至桶表面剂量率小于2mSv/h，如果桶表面剂量率小于2mSv/h，则将桶中的低剂量率杂项干废物装入200L钢桶中烘干，桶内预压实，连桶超级压实，2-4个超压饼块装400L钢桶灌浆固定。
[0068]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0040]b、计算表面剂量率D0，计算公式如下：
[0041]D0＝D1*L12/L02 ②
[0042]c、比较D′与D0值，确定系数k，计算公式如下：
[0043]k＝D′/D0 ③
[0044]d、经时间t衰变，计算放射性核素i的活度Ait，计算公式如下：
[0045]Ait＝Ai0e-λi.t ④
[0046]e、根据公式①计算t时刻的1m处剂量率D1t，其中Ai0替换为Ait；
[0047]f、根据公式②计算t时刻的表面剂量率D0t；
[0048]g、根据系数k计算t时刻的实际表面剂量率Dt：Dt＝D0t*k；
[0049]h、计算所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率Dt＝2mSv/h时所需的衰变时间t1，那么实际衰变时间大于t1时，所述高剂量率杂项干废物的表面剂量率＜2mSv/h。
[0050]式中：
[0051]Γi：第i种放射性核素的空气比释动能率常数，单位是(*10-3Gy.m2.GBq-1.h-1)；
[0052]Ai0：第i种放射性核素的初始活度，单位是(GBq)；
[0053]L：测点与物项表面的距离，取值为1m；
[0054]n：存在于物料中的的放射性核素种类数，无量纲。
[0055]D0：计算的表面剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0056]D1：计算的1m处剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0057]L0：表面剂量率测点距离，取值为0.01m；
[0058]L1：1m处剂量率测点距离，取值为1m；
[0059]D′：测量的表面剂量率，单位(10-3Gy.h-1)；
[0060]Ai0：第i种放射性核素的初始活度，单位是(GBq)；
[0061]Ait：第i种放射性核素的t时刻活度，单位是(GBq)；
[0062]λi：第i种放射性核素的衰变常数；
[0063]t：实际衰变时间；
[0064]t1：计算衰变时间。
[0065]4、将高剂量率杂项干废物装入200L钢桶，200L钢桶放入屏蔽容器，然后运输至暂存点，取出200L钢桶放入屏蔽室或屏蔽隔间暂存，所述暂存时间大于衰变时间t1。
[0066]5、达到暂存时间后，回取200L钢桶，并用γ剂量率仪测量桶表面剂量率，测量点与物项的距离为0.01m。
[0067]6、根据步骤5的测量结果，如果桶表面剂量率超过2mSv/h，则回到步骤3，循环操作直至桶表面剂量率小于2mSv/h，如果桶表面剂量率小于2mSv/h，则将桶中的低剂量率杂项干废物装入200L钢桶中烘干，桶内预压实，连桶超级压实，2-4个超压饼块装400L钢桶灌浆固定。
[0068]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
