汪 萍,廖運(yùn)璇,魏國(guó)良,孫宏圖
(環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心,北京 100082)
放射性物料的清潔解控
汪 萍,廖運(yùn)璇*,魏國(guó)良,孫宏圖
(環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心,北京 100082)
放射性物料的清潔解控是放射性廢物最小化的一項(xiàng)重要手段。為了進(jìn)一步指導(dǎo)物料解控,本文介紹了與清潔解控水平相關(guān)的三個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),明確了解控標(biāo)準(zhǔn)的適用條件,說(shuō)明了使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行物料解控過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題,并結(jié)合解控審管實(shí)踐對(duì)解控過(guò)程中幾個(gè)重要的審管要求進(jìn)行了討論,最后提出了申請(qǐng)解控文件應(yīng)包括的主要內(nèi)容。
放射性廢物;清潔解控;解控水平
放射性無(wú)處不在,任何工業(yè)設(shè)施,其排放的廢氣和廢液以及產(chǎn)生的固體廢物,都或多或少含有放射性物質(zhì)。但并不是所有含有放射性的廢物都是放射性廢物,放射性廢物是指含有放射性核素或者被放射性核素污染,其放射性核素活度濃度或者比活度大于國(guó)家確定的清潔解控水平,預(yù)期不再使用的廢棄物。
清潔解控水平是區(qū)分是否是放射性廢物的界限,通常采用貯存衰變、去污、處理等手段使物料中的放射性核素達(dá)到清潔解控水平,以及及時(shí)將可解控廢物從放射性廢物中實(shí)施解控,是實(shí)現(xiàn)廢物最小化,降低處置和監(jiān)管成本的重要手段?!斗派湫晕廴痉乐畏ā罚?]中就提出了盡量減少放射性廢物產(chǎn)生量的要求,在2012年3月1日起實(shí)施的《放射性廢物安全管理?xiàng)l例》[2]中進(jìn)一步明確了放射性廢物的定義,強(qiáng)調(diào)了清潔解控的重要性,在《國(guó)外放射性廢物最小化叢書》[3]中也將清潔解控作為落實(shí)廢物最小化的一項(xiàng)重要內(nèi)容多次論述。隨著對(duì)放射性物料解控的重要性意識(shí)的加強(qiáng),相關(guān)單位正在積極考慮和進(jìn)行可解控物料的盤查,申請(qǐng)物料解控的實(shí)踐不斷增加,清潔解控和再循環(huán)利用原則已在反應(yīng)堆的退役中大量應(yīng)用[4],秦山等核電廠也已經(jīng)對(duì)輕微污染的物料實(shí)施解控[5]。為了指導(dǎo)解控的實(shí)施和申請(qǐng),需要進(jìn)一步明確解控標(biāo)準(zhǔn)的適用條件和解控申請(qǐng)的一般要求。
解控,指獲準(zhǔn)實(shí)踐范圍內(nèi)的放射性物質(zhì)或放射性物體不再受監(jiān)管機(jī)構(gòu)的任何進(jìn)一步監(jiān)管控制。由于獲準(zhǔn)的實(shí)踐是接受輻射監(jiān)管控制的,因此解控是指審管部門按規(guī)定解除對(duì)已批準(zhǔn)進(jìn)行的實(shí)踐中的放射性材料或物品的管理控制。解控旨在確定哪些受到監(jiān)管控制的放射性材料或物品能夠撤銷這些控制。GB 18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定,“已通知或已獲準(zhǔn)實(shí)踐中的源(包括物質(zhì)、材料和物品),如果符合審管部門規(guī)定的清潔解控水平,則經(jīng)審管部門認(rèn)可,可以不再遵循本標(biāo)準(zhǔn)的要求,即可以將其解控”[6]。論述解控的概念,就不得不涉及到豁免的概念?;砻猓侵笇徆軝C(jī)構(gòu)根據(jù)某個(gè)輻射源或某項(xiàng)實(shí)踐引起的照射(包括潛在照射)太小以致沒有正當(dāng)理由適用輻射監(jiān)管控制,因而判定該輻射源或該項(xiàng)實(shí)踐不必受輻射監(jiān)管的某些和所有方面的控制。“豁免”與“解控”是既有區(qū)別又相互聯(lián)系的概念。兩者目的相同,都是基于放射性危害足夠小而免于輻射監(jiān)管,且清潔解控水平和豁免水平為同一活度濃度指導(dǎo)值;但豁免的對(duì)象一開始并未受到輻射防護(hù)體系的監(jiān)管,只是根據(jù)豁免水平判定是否有必要進(jìn)行輻射防護(hù)的監(jiān)管,而解控是根據(jù)解控水平,把對(duì)從受到輻射監(jiān)管的源或?qū)嵺`從監(jiān)管體系中解脫出來(lái)[7]。
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)2006年出版的安全導(dǎo)則RS-G-1.7《排除、豁免和解控概念的應(yīng)用》[8]中提出了解控的概念和解控的活度濃度值,同時(shí)說(shuō)明有幾種情況不適用該活度濃度值,其中液態(tài)和氣載流出物的排放以及土壤殘留的放射性水平都不適用,分別有另外的導(dǎo)則來(lái)要求。
就解控的概念來(lái)講,核與輻射設(shè)施處理合格滿足排放要求的液態(tài)流出物和氣載流出物也可以稱作是解控排放[9],但這種解控是需要滿足審管部門規(guī)定的排放總量和排放濃度的要求,而且這種解控是有條件的解控,是針對(duì)特定的場(chǎng)址條件而言。
對(duì)于實(shí)踐終止后場(chǎng)址的解控,即土壤的殘留放射性水平的確定,往往容易套用解控水平,但實(shí)際上使用解控水平不一定是合適的。土壤殘留放射性水平的確定首先要通過(guò)優(yōu)化的方法確定公眾接受放射性殘存物的照射程度,照射程度用場(chǎng)址終態(tài)的劑量約束值來(lái)表示。在此基礎(chǔ)上,再根據(jù)場(chǎng)址的特點(diǎn),由選定的劑量約束值來(lái)導(dǎo)出土壤殘留水平。由于場(chǎng)址條件各異,此水平的導(dǎo)出取決于場(chǎng)址開放后的用途、場(chǎng)址去污的代價(jià)利益分析等很多因素。因此,遵循“區(qū)別對(duì)待、因地制宜、一事一議”的原則是十分重要的[10]。土壤殘留放射性水平的確定原則見表1。
表1 土壤殘留放射性水平確定的原則Table 1 Principleof radioactivity residual level in soil
目前,我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了物料解控的主要有GB 18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》、GB 17567-2009《核設(shè)施的鋼鐵鋁、鎳和銅再循環(huán)再利用的清潔解控水平》[11]和GB 27742-2011《可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素活度濃度》[12]。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要的適用范圍見表2,下面從審管要求上分別對(duì)上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的適用條件和使用要求作一介紹。
表2 解控標(biāo)準(zhǔn)和適用范圍Table 2 The clearance standard and itsapp lication scope
2.1GB 18871-2002中關(guān)于豁免和解控的要求
GB 18871-2002作為輻射防護(hù)的基本標(biāo)準(zhǔn),附錄A中給出了豁免準(zhǔn)則和豁免水平。除了規(guī)定核素的活度濃度水平外,還規(guī)定了核素的總活度水平。只要總活度和活度濃度分別滿足要求就可以申請(qǐng)豁免。申請(qǐng)豁免時(shí),對(duì)于活度濃度較低的物質(zhì),通常用活度濃度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)申請(qǐng)豁免;對(duì)于體積很小的物質(zhì),通常用總活度水平申請(qǐng)豁免,典型的例子就是放射源的豁免。
但是,GB 18871-2002給出的豁免水平并不是普適的,也有特定的適用范圍。只有對(duì)于小批量核技術(shù)利用產(chǎn)生的物質(zhì)的豁免才適用于GB 18871-2002的豁免水平,而小批量通常指小于1 t的量。但對(duì)于核設(shè)施而言,即使單次申請(qǐng)豁免或解控的物質(zhì)的量小于1 t也不能按照GB 18871-2002中給出的豁免水平來(lái)進(jìn)行豁免或解控。
此外,GB 18871-2002的B2.2還給出了表面污染物品的解控要求,這個(gè)表面污染的解控水平是無(wú)條件解控水平,即達(dá)到該水平后就可以作為普通物品。在退役中,對(duì)于放射性操作場(chǎng)所的地面、墻面以及設(shè)備等屬于表面污染的情況,通常使用該水平作為解控水平,只要達(dá)到該水平的物品才可以作為普通建筑垃圾或循環(huán)再利用。
2.2 GB 17567-2009中關(guān)于金屬的解控水平
在核設(shè)施運(yùn)行和退役過(guò)程中產(chǎn)生大量廢舊金屬設(shè)備,為了減少?gòu)U物量,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),有必要將可以再利用的物項(xiàng)分離出來(lái),盡可能將可以解控的金屬予以解控[13]。
GB 17567-2009中給出了兩類污染情況的不同解控水平:表面污染和體污染。其中,表面污染的解控水平與GB 18871-2002中的規(guī)定是一致的。關(guān)于體污染的解控水平,標(biāo)準(zhǔn)中分別給出了鋼鐵、鋁以及鎳三種材質(zhì)金屬的解控水平。由于不同材質(zhì)再循環(huán)、再利用的途徑不同,因此解控水平有所差異??刂扑降膶?dǎo)出所使用的劑量準(zhǔn)則與GB 18871-2002中的規(guī)定一致,推導(dǎo)時(shí)保守考慮放射性核素全部進(jìn)入鋼錠、鋼渣或者廢氣中;照射情景考慮為廢金屬運(yùn)輸、處理、熔煉、鋼材利用、鋼渣利用以及尾氣排放等。
金屬進(jìn)行解控申請(qǐng)時(shí),首先要判斷金屬污染的性質(zhì),即是表面污染還是體污染。判斷方法一般是基于物料的來(lái)源情況。堆內(nèi)構(gòu)件或者經(jīng)過(guò)輻照過(guò)的金屬部件基本上是體污染(包括活化);從事其它放射性操作的場(chǎng)所,表面污染的可能性比較大。滿足體污染解控要求的廢金屬應(yīng)經(jīng)過(guò)審批并經(jīng)熔煉后作為原材料利用,而表面污染的廢金屬滿足解控要求后可直接進(jìn)行再利用。體污染金屬需要進(jìn)行再熔煉,其目的是通過(guò)熔煉使放射性水平均勻化,進(jìn)一步降低放射性污染。
滿足解控水平的廢金屬可以送到普通的鋼鐵熔煉廠進(jìn)行熔煉。但目前普通鋼鐵熔煉廠顧慮較多,一般不愿接受來(lái)自放射性操作場(chǎng)所的解控金屬。因此,大多數(shù)解控廢金屬仍是到放射性熔煉設(shè)施進(jìn)行熔煉。這類熔煉設(shè)施可以接受特定放射性水平的廢金屬,熔煉后的鋼經(jīng)加工后也僅僅是在核工業(yè)內(nèi)部循環(huán)使用。
2.3 GB 27742-2011中關(guān)于放射性物料的免管水平
GB 27742-2011給出了物料中放射性核素免管活度濃度水平,標(biāo)準(zhǔn)的來(lái)源是根據(jù)IAEA安全標(biāo)準(zhǔn)RS-G-1.7《排除、豁免和解控概念的應(yīng)用》。標(biāo)準(zhǔn)適用于大批量(大于1 t)物料的生產(chǎn)操作、貿(mào)易、填埋或再循環(huán)等活動(dòng)。與RS-G-1.7相同,GB 27742-2011也給出了不適用該標(biāo)準(zhǔn)的幾種情況。這些活度濃度值推導(dǎo)的劑量準(zhǔn)則與GB 18871-2002也是一致的,考慮的計(jì)算模式是基于解控物料再循環(huán)和進(jìn)行廢物處置的一般情景。
雖然三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使用的推導(dǎo)解控水平的劑量準(zhǔn)則相同,但由于計(jì)算考慮的情景假設(shè)有所不同。因此,推導(dǎo)出的活度濃度值也有所差異,表3列出了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的部分核素活度濃度值。
表3 部分核素不同標(biāo)準(zhǔn)中的解控水平Table3 Clearancelevelofsome radionuclidesin differentstandards
通過(guò)表3可以看出:GB 17567-2009中給出的廢鋼鐵的解控水平略高于GB 27742-2011給出的免管水平,但數(shù)值基本在同一數(shù)量級(jí)。金屬的解控水平應(yīng)執(zhí)行GB 17567-2009的規(guī)定,而對(duì)于GB 17567-2009中沒有列出的核素可以按照GB 27742-2011實(shí)施解控。GB 18871-2002給出的豁免水平要明顯的高于GB 27742-2011的免管水平,因此,對(duì)于核設(shè)施產(chǎn)生的大量物料不能按照GB 18871-2002的豁免水平來(lái)實(shí)施解控。
3.1 確定解控水平的特例
上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)無(wú)條件解控確定的解控(豁免)水平,無(wú)條件解控是沒有任何限制條件的解控,與之相對(duì)應(yīng)的解控水平為有條件解控,即已經(jīng)限定了解控物質(zhì)的歸宿[14]。對(duì)于有條件解控或者特殊情況的解控應(yīng)該遵循以下的原則,見表4。
表4 有條件解控的項(xiàng)目和要求Table4 The requirementsof clearancew ith some conditions
3.2 免管濃度值的驗(yàn)證
確定了需要執(zhí)行的解控水平后,需要驗(yàn)證待解控物料中的放射性水平低于執(zhí)行的解控水平。直接的驗(yàn)證方法是對(duì)代表性樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室活度濃度分析,這需要建立和采用合格的活度濃度值驗(yàn)證程序。為了保證待解控物料放射性水平測(cè)量的真實(shí)性和可靠性,需要保證采樣的代表性和采取嚴(yán)格的分析程序[15]。
對(duì)于待解控物料,從取樣到樣品分析前的全過(guò)程都必須在嚴(yán)格的控制措施下進(jìn)行。采集樣品與分析方法同等重要,必須給予足夠重視。根據(jù)監(jiān)測(cè)目的和現(xiàn)場(chǎng)具體情況,確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、采樣容器、設(shè)備、方法、采樣布點(diǎn)和采樣量。采樣器必須符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,使用前必須檢驗(yàn),并且防止取樣過(guò)程中的交叉污染,保證取樣條件和取樣的代表性。對(duì)于擬解控物料的種類和放射性活度較為復(fù)雜的情況,首先應(yīng)保證所取樣品需涵蓋解控物料的全部范圍,包括樣品種類和活度范圍等;其次,應(yīng)根據(jù)物料的產(chǎn)生來(lái)源、污染情況、初步核查等信息,有選擇性的選取具有一定代表性的物料進(jìn)行分析;在對(duì)物料進(jìn)行測(cè)量前,應(yīng)對(duì)不同物料進(jìn)行分類,使得同類物料的組成及來(lái)源保持接近??傊?,保證取樣的代表性是解控工作的前提,必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。
擬解控物料的分析應(yīng)建立和采用合格的活度濃度值驗(yàn)證程序,在選用測(cè)量分析方法時(shí),凡有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的,一律使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先選用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果選用其他方法,需通過(guò)驗(yàn)證并報(bào)審管部門批準(zhǔn)。在保證物料的活度濃度不會(huì)超過(guò)解控水平的前提下,可以采用某些間接方法,包括對(duì)γ放射性污染物料的γ劑量率現(xiàn)場(chǎng)篩選測(cè)量、根據(jù)恰當(dāng)?shù)耐茖?dǎo)確定物料中不同核素含量的關(guān)系、查詢有關(guān)物料的可追溯性資料(包括產(chǎn)地和來(lái)源),以及審管部門接受的其它間接驗(yàn)證方法等。對(duì)擬解控物料的分析程序示意圖如圖1所示。
圖1 擬解控物料的分析程序Fig.1 Theanalysis program of clearance
對(duì)于只含有γ放射性核素的物料,或其γ放射性水平與不同核素含量之間的相互關(guān)系已清楚的物料,采用γ劑量率現(xiàn)場(chǎng)篩選是十分方便的。使用該方法時(shí),應(yīng)當(dāng)在保證物料中活度濃度不會(huì)超過(guò)解控水平的前提下,利用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定的物料中活度濃度與γ外照射劑量之間的相互關(guān)系(留有足夠安全余量)確定出一定測(cè)量條件下的γ劑量率篩選水平,并以此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)γ劑量率篩選。對(duì)低于γ劑量率篩選水平的物料一般無(wú)需再進(jìn)行活度濃度分析。當(dāng)篩選結(jié)果表明有必要進(jìn)行活度濃度分析時(shí),或者作為質(zhì)保要求需要抽樣進(jìn)行濃度分析時(shí),可按照相關(guān)的質(zhì)保要求對(duì)物料進(jìn)行取樣,送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行活度濃度分析。
此外,申請(qǐng)解控的單位還應(yīng)對(duì)所采用的取樣和測(cè)量方法、儀器配置及驗(yàn)證的質(zhì)保要求進(jìn)行說(shuō)明,上報(bào)審管部門審核。在實(shí)施解控前,擬解控物料必須經(jīng)過(guò)省級(jí)環(huán)境保護(hù)主管部門的監(jiān)督性監(jiān)測(cè),以驗(yàn)證低于解控水平,從而滿足解控條件。
3.3 關(guān)于豁免或者解控后的用途
對(duì)于豁免或者解控申請(qǐng)批準(zhǔn)后的物料,其用途應(yīng)當(dāng)明確,監(jiān)管部門有權(quán)知道物料的最終去向。要特別說(shuō)明如何避免將物料用于食品、醫(yī)療用品、兒童玩具等領(lǐng)域。此外,對(duì)于物料本身除了滿足放射性要求外,還應(yīng)滿足其它的相應(yīng)要求。如作為建材使用的物料,還要滿足建材中對(duì)于放射性含量的要求等,特別是有些物料是有毒有害物質(zhì)或者是危險(xiǎn)廢物(在危險(xiǎn)廢物管理名錄內(nèi)),還應(yīng)滿足危險(xiǎn)廢物的處理處置要求,不能作為普通物品來(lái)管理,如廢樹脂、石棉、廢活性炭、廢舊電池等。對(duì)于有條件解控的物料,則需要嚴(yán)格按照解控條件進(jìn)行控制,在批準(zhǔn)的流通環(huán)節(jié)和循環(huán)利用途徑范圍內(nèi)使用。
圖2給出了申請(qǐng)解控程序的一般流程,對(duì)于待解控的物料,首先應(yīng)根據(jù)物料種類和污染核素類型,分析其放射性水平,判斷是否滿足解控要求。若滿足解控要求,則提交解控文件供主管部門審查,按照解控程序?qū)嵤┙饪兀蝗舨粷M足解控要求,則需要重新測(cè)量放射性水平并進(jìn)行廢物分揀,對(duì)于分揀后滿足解控要求的物料,應(yīng)按照解控程序進(jìn)行解控,對(duì)于不滿足解控要求的物料則應(yīng)按照放射性廢物的要求進(jìn)行管理。詳細(xì)的申請(qǐng)解控流程如圖2所示。
圖2 申請(qǐng)解控程序流程Fig.2 The program of clearance
隨著有關(guān)物料解控的標(biāo)準(zhǔn)的健全,以及廢物最小化原則意識(shí)的增強(qiáng),營(yíng)運(yùn)單位正在積極考慮和進(jìn)行可解控物料的盤查。近年來(lái),申請(qǐng)進(jìn)行解控的實(shí)踐也不斷增加,在運(yùn)行核燃料循環(huán)設(shè)施、核電廠都有申請(qǐng)物料解控的情況,特別是在核設(shè)施退役活動(dòng)中,需要解控的物料種類和數(shù)量較多。
對(duì)于退役活動(dòng),物料解控是退役廢物管理的一項(xiàng)重要工作,在其退役的環(huán)境影響報(bào)告書中已經(jīng)包括解控水平的確定和相關(guān)的測(cè)量方式等內(nèi)容的說(shuō)明。因此,不需要單獨(dú)進(jìn)行解控申請(qǐng),解控前只需要經(jīng)過(guò)省級(jí)環(huán)保部門進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測(cè),滿足解控條件后就可以實(shí)施解控。但是對(duì)于運(yùn)行設(shè)施,在申請(qǐng)建造或運(yùn)行時(shí)通常不考慮物料的解控。因此,當(dāng)物料需要解控時(shí),應(yīng)及時(shí)向環(huán)境保護(hù)主管部門提交解控申請(qǐng)。申請(qǐng)解控的文件中一般需包括以下內(nèi)容,見表5。
表5 申請(qǐng)解控的文件的主要內(nèi)容Table5 Themain contentsin the clearance file
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[12]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 27742-2012可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素活度濃度[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.
[13]汪萍,廖運(yùn)璇,劉新華,等.核設(shè)施退役中若干環(huán)境相關(guān)問(wèn)題的探討[J].核安全,2012(1):51-55.
[14]林曉玲,張勝江.放射性固體廢物清潔解控水平的建立及其應(yīng)用研究[C].西安:全國(guó)第五屆核監(jiān)測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2002.
[15]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB/T 17947擬再循環(huán)再利用或作非放射性廢物處置的固體物質(zhì)的放射性獲得測(cè)量[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.
The Requirementof RadioactiveW aste Clearance Level
WANGPing,LIAOYunxuan*,WEIGuoliang,SUNHongtu
(Nuclearand Radiation Safety Center,MEP,Beijing100082,China)
Radioactivematerialclearance isan important tool forwastem inim ization.For furtherguidance on theapplicationof radioactivematerialclearance,thispaper introduces threenationalstandardsassociated with the clearance levelsand gives theapplicable conditionsof clearance standard.Then several issueswhich need to pay specialattention are illustration theprocessofmaterial clearance.Combiningw ith practiceof the regulatory control,several important regulatory requirements are discussed.Finally,this paper presents major coverageof the radioactivematerialclearanceapplication document.
radioactivewaste;clearance;clearance level
TL94
:A
:1672-5360(2015)02-0006-06
2014-06-12
2014-08-21
大型先進(jìn)壓水堆科技重大專項(xiàng)之內(nèi)陸廠址環(huán)境評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)研究,課題編號(hào)2009ZX06004-022
汪 萍(1978—),女,漢族,河北涿州人,高級(jí)工程師/碩士,現(xiàn)主要從事輻射環(huán)境影響審評(píng)工作
*通訊作者:廖運(yùn)璇,E-mail:yun252@163.com