α废物

放射性固体废物中半衰期大于30a的α发射体核素的放射性比活度在单个包装中大于4×10^6Bq/kg(对近地表处置设施,多个包装的平均α比活度大于4×10^5Bq/kg)的为α废物。

α废物主要产生于乏燃料后处理厂和操作钚与其他超铀核素的设施或活动,其半衰期长,毒性高,处理与处置费用大。

α-bearing waste;alpha bearing waste

放射性固体废物中半衰期大于30a的α发射体核素的放射性比活度在单个包装中大于4×10^6Bq/kg(对近地表处置设施,多个包装的平均α比活度大于4×10^5Bq/kg)的为α废物。

国际原子能机构按处置要求的分类标准中,长寿命低中放废物的α辐射放射性核素在单个货包中不超过4000贝可/克,平均每个货包不超过400贝可/克。

α废物主要产生于乏燃料后处理厂(包括生产过程和退役过程)和操作钚与其他超铀核素的设施或活动。一般放射性废物的来源大致可分为四类:

核燃料生产过程

主要包括铀矿开采、冶炼和燃料元件加工等。铀矿开采和冶炼过程产生的废物主要有废矿石、废矿渣、尾矿等固体废物,矿坑水、湿法作业中产生的工艺废水等液体废物,以及氡和钋的放射性气溶胶、粉尘等组成的气体废物。这类废物主含有铀、钍、氡、镭、钋等天然放射性物质,比活度较低,产生的数量大。铀回收和燃料元件加工过程产生的废物主要是含铀废液。

反应堆运行过程

反应堆中生成的大量裂变产物,一般情况下保留在燃料元件包壳内,当发生元件包壳破损事故时,会有少量裂变产物泄漏到冷却循环水中。反应堆冷却循环水中的杂质(循环系统腐蚀产物)受中子照射后也会形成放射性的活化产物,冷却循环水也就具有放射性。

核燃料后处理过程

大量裂变产物是核燃料后处理过程的主要废物。在燃料元件切割和溶解时有部分气体裂变产物(氪-85、碘-129等)从燃料元件中释放出来,进入废气系统。99%以上的裂变产物都留在燃料溶解液里。当进行化学分离时,则集中在第一萃取循环过程(见普雷克斯流程)的酸性废液中。这部分废液的比活度很高,释热量大,是放射性废物管理的重点。此外还有第二、三萃取循环过程产生的废液、工艺冷却水、洗涤水等。这部分废液体积大,但比活度较低。

其他来源

核工业部门退役的核设施,核武器生产和试验以及其他使用放射性物质的部门如医院、学校、科研单位、工厂等产生的各种废物。这些废物种类不少,形式多样。

由于其自身特性,α废物的包装要求较为严格:

(1)α废物容器应具有良好的气密性。容器的形状、尺寸要考虑单个和多个容器在贮存条件下的临界安全。

(2)应选用耐辐照、耐腐蚀、加工和和焊接性能好和在地质处置条件下长期耐久性好(千年以上)的金属结构材料。

(3)容器的形状和大小要考虑贮存和处置条件下废物体的中心温度低于设计规定的温度,与其运输容器和外包装相匹配。

(4)容器的结构应方便远距离搬运、存放、回取等要求;容器的焊缝应确保容器在各种工况下和事故工况下的密闭性能。

α废物半衰期长,毒性高,处理与处置费用大。在放射性废物管理中,必须进行严格管理和控制。α废物要求实行地质处置,以实现与生物圈长期安全地隔离,隔离期不少于10000年。

高水平放射性废物:废物所含放射性核素活度浓度很高,使得衰变过程中产生大量的热,或者含有大量长寿命放射性核素,需要更高程度的包容和隔离,需要采取散热措施,应采取深地质处置方式处置。高水平放射性废物的活度浓度下限值为 4E+11Bq/kg,或释热率大于 2kW/m^3。

α废物的最终处置是放射性废物管理科学研究的重点。从50年代到80年代,国际上提出过许多方案:如在地下数百米或更深的地层建造最终处置库的深地层处置;投放到数千米深海底的深海床处置;南极冰层处置;用火箭将废物送到地球引力以外的宇宙处置;通过核反应使长寿命核素转变为短寿命或稳定核素的嬗变处置等,其中深地层处置方案的研究工作进行得最多。

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