中低放射性固體廢物包裝容器(節(jié)選)

正文/羅尚庚

一、前言

核電站、核工業(yè)部門以及研究和應(yīng)用放射性同位素和核技術(shù)的單位，都可能產(chǎn)生低、中放射性固體廢物。特別是核電站和后處理廠，這類廢物的產(chǎn)生率相當(dāng)高。數(shù)據(jù)顯示，日本中低水平放射性固體廢物產(chǎn)量為每年10萬桶(200升桶)。到1987年3月，日本已經(jīng)積累了67萬桶低水平放射性廢物，這些廢物被堆放在現(xiàn)場倉庫中，到1990年已經(jīng)達到110萬桶。廣東大亞灣核電站(2× 90萬千瓦)設(shè)計初期為200升鋼桶、2500桶/年的中低固體廢物量。(編者按:初步估計我國中低固體廢物年產(chǎn)量已達到15萬桶左右)。

除少數(shù)被短壽命醫(yī)用同位素污染的固體廢物外，大部分低、中水平固體廢物在貯存數(shù)年后應(yīng)最終處置。對于核電廠廢物，需要隔離生物圈300~600年才能達到安全水平；對于來自后處理廠的廢物，要求隔離時間更長。因此，安全可靠的廢棄包裝對于減少工人和公眾的暴露，保護環(huán)境具有現(xiàn)實和歷史意義。

二.中低水平固體廢物的包裝要求和檢驗

包裝是放射性廢物管理的重要環(huán)節(jié)之一，廢物包裝的應(yīng)用符合運輸、儲存和處置的要求。早期，美國普遍使用木箱和纖維板箱來包裝低級廢物。實踐證明，這種包裝不安全。由于不同國家的儲存和處置方案差異很大，到目前為止，雖然中低水平固體廢物包裝容器沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準，但人們普遍認為，選擇合適的包裝容器不僅是為了減少車輛數(shù)量，方便操作和運輸，也是為了在多屏障系統(tǒng)中作為一個優(yōu)秀的屏障，供未來處置。因此，中低水平固體廢物包裝容器的要求滿足以下要求:

1、堅固，機械強度好，能承受運輸過程中儲存的重壓和墜落事故，不泄漏放射性物質(zhì)；

2、耐腐蝕、抗輻射，可在設(shè)計儲存壽命內(nèi)回收利用；

3.容積效率高，體積重量小，浪費量大；

4.搬運和操作方便；

5.外觀易于去污；

6.成本低，易于加工制造；

7.屏蔽效果好。

廢包裝的劑量水平一般采用國際上的這種限值:

表面劑量率≤2.0 mSV/h(200 mRCM/h)；

1米遠劑量率≤0.1毫西沃特/小時(10毫西沃特/小時)。

如果超過上述限值，應(yīng)在外部添加適當(dāng)?shù)钠帘稳萜鳌?/p>

中低水平放射性廢物包裝中超鈾α廢物的限值沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準。德國法規(guī)

包裝容器的加工制造應(yīng)按照標(biāo)準和規(guī)范進行，并實施質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。

國際原子能機構(gòu)制定的“放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)定”中的a類包裝要求一般要求進行以下試驗。

1.噴水試驗；

2.堆垛試驗；

3.滲透試驗；

4.跌落試驗(1.2m)。

對于高比活度的乙類包裝，除上述檢驗外，還要求:

1、高溫燃燒試驗；

2.跌落試驗(9m)；

3.浸水試驗。

三、介紹幾種中低水平固體廢物包裝容器

低、中水平固體廢物種類繁多，如污染放射性物質(zhì)的勞保用品、工具、儀器設(shè)備部件、蒸發(fā)濃縮液、沉淀過濾泥漿、廢離子交換樹脂和無機交換吸附劑、廢濾芯等。要么壓縮，要么焚化，要么固化，不同國家采取的處置政策差別很大。因此，不同地方使用的中低水平固體廢物包裝容器有多種形式。主要有以下幾類:

1.普通鋼桶

大部分是碳鋼，少數(shù)是不銹鋼，壁厚0.6 ~ 2.0 mm，常用200升和400升標(biāo)準桶(美國常用55加侖桶和208升)。一般鋼板焊接，桶體焊接，桶底滾壓密封。為了增加桶的強度，桶體是波紋狀的，桶的周圍加了鐵箍。蓋子用螺栓固定，有帶螺栓的環(huán)，還有包邊和包邊。為了保證密封性，經(jīng)常使用密封圈。密封墊的材料包括天然橡膠、合成橡膠制成的泡沫海綿等。

鋼桶防腐涂料包括三聚氰胺樹脂、致密醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、磷酸鋅、鉻酸鋅、搪瓷等。

有的只需要涂在外壁上，比如包裝瀝青固化體和塑料固化體的桶，有的內(nèi)外壁都涂。200升碳鋼(JISZ1600，H級厚1.6mm，M級厚1.2mm)主要用于日本核電站和大型核研究設(shè)施的中低水平放射性廢物，外層涂三聚氰胺醇酸樹脂漆，內(nèi)層涂二次環(huán)氧樹脂。內(nèi)外還有三聚氰胺醇酸樹脂漆。

一般涂層厚度為30~100μm，碳鋼桶外壁涂20%鉻鐵素體不銹鋼，厚度為80~110μm，相當(dāng)于不銹鋼，但價格僅為普通碳鋼桶的兩倍(不銹鋼桶價格約為碳鋼桶的10倍)。結(jié)構(gòu)簡單的200升鋼桶價格10~22美元/件。200升帶加強箍帶螺栓蓋的鋼桶價格80~120美元/件。200升鋼桶和混凝土屏蔽容器的尺寸見圖1。

圖2德國后處理廠使用的幾種中低水平固體廢物包裝桶

3.方形鋼箱

美國和加拿大也采用碳鋼(AIAI1020，ASTM-A-36)焊接而成的方形容器，并采取各種措施增加容器的強度。容器壁厚為3.2 ~ 7.9毫米(美國)和9 ~ 10毫米(加拿大)。體積從0.07~0.5m3到1.1~9.4m3不等，價格差異也很大，350美元到2060美元/件不等。

美國推薦的標(biāo)準包裝列于表1。

表1美國推薦的標(biāo)準包裝

尺寸/厘米

體積/m3

內(nèi)積/m3

鋼鼓

Φ62.2×90.8

0.276

0.21

鋼箱

189.2×128.0×97.8

2.4

2.3

172.7×137.2×79.8

2.3

2.2

223.5×137.2×137.2

4.2

4.1

284.5×172.7×193.6

9.2

9.0

四、一些意見和建議

1.目前，我國一些單位的低水平放射性廢物尚未分類收集和包裝。這種情況必須盡快改變，嚴格按照國家相關(guān)標(biāo)準執(zhí)行。

2.低水平和中等水平放射性廢物的包裝應(yīng)基于處置政策。過去，日本側(cè)重于在海上處置低水平和中等水平的放射性廢物。長期以來，他們研究如何確保包裝安全沉入海底。目前海洋處置遭到國際社會的反對，處置政策被迫轉(zhuǎn)向淺埋。但是短期內(nèi)很難在日本找到合適的場地。現(xiàn)有的包裝大多是200升的鋼桶。倉庫進風(fēng)采取除濕除氯措施，降低鋼桶腐蝕率。在法國，已經(jīng)建立了一些處置場，核電站廢物經(jīng)過短期儲存后可以運送到處置場。

至于在中國采用什么樣的處置方案以及何時建設(shè)處置場，目前還沒有定論。秦山電站和廣東電站地處溫暖多雨潮濕地區(qū)。碳鋼的腐蝕速率是多少，鋼桶可以回收多少年，廢物貯存應(yīng)該采取什么措施，這些都必須認真研究解決。

3.低、中水平固體廢物種類繁多，產(chǎn)生的單位和部門也各不相同。需要推薦一套標(biāo)準的包裝容器來滿足不同的需求。這種容器應(yīng)具有耐久性好、運輸和操作方便、工人接觸劑量低、廢物容納效率高、經(jīng)濟廉價等特點。，并符合最優(yōu)化原理和ALARA原理。

4、包裝容器的設(shè)計、制造和產(chǎn)品檢驗，必須按標(biāo)準和規(guī)范進行，要嚴格執(zhí)行質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。

【編者按】目前我國最新實用標(biāo)準是國防科技工業(yè)局發(fā)布的中華人民共和國核工業(yè)標(biāo)準《低、中水平放射性固體廢物容器用鋼桶》(EJ1042-2014)。該標(biāo)準將刊登在中國包裝聯(lián)合會鋼桶專業(yè)委員會出版的《鋼桶包裝雜志》2018年第三期上，也可在中國鋼桶包裝網(wǎng)(www.chinadrum.net)上查詢。請注意。