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放射性废物管理 (radioactive waste management ) 指对放射性废物的产生、预处理、处理、整备、运输、贮存和处置所作的行政和技术工作,含确立方针政策,制定法规标准,编制规划和计划,办理审批手续,进行辐射监测、安全分析和环境影响评价,公众沟通等。
放射性废物产生 放射性废物是含有放射性物质或为放射性核素所污染,其活度或活度浓度大于审管机构规定的解控水平,且预期不会再被利用的废弃物。人类的所有的生产和生活活动不可避免地会产生废物,核活动也不例外。放射性废物主要产生于生产、使用和操作放射性物质的过程,例如:① 核燃料循环过程和核电厂的运行;② 核技术利用;③ 核设施退役及污染场址整治;④ 核研究开发活动;⑤ 核武器研发/试验/生产等。此外,某些非核工业,如石油、天然气、煤、稀土矿的开采和磷肥的生产等,可能产生含天然放射性物质的废物,这些废物的活度通常相当低,但含有一些长寿命天然放射性核素。
放射性废物按其物理形态,可分为废气、废液和固体废物;按其比活度可分为高水平、中水平、低水平和极低水平放射性废物(简称高放、中放、低放和极低放废物)。核电厂运行主要产生低、中放废物,核电厂退役将产生大量极低放废物。乏燃料后处理和混合氧化物(MOX)燃料元件制造会产生高放废物和α放射性废物。
放射性废物和其它工业废物相比,数量和体积都是非常少的。以世界上核工业最发达的美国和法国为例,美国人均年产生废物量为2500kg, 其中放射性废物量约为1kg/年,仅占0.04 % :法国放射性废物量约为工业废物量的 0.3%,低于 1kg/人· 年。IAEA对36个成员国统计得出, 短寿命低、中放废物占95.5% (体积), 长寿命低、中放废物占2.0%(体积), 高放废物占2.5%(体积)。
放射性废物特性 放射性废物与别的有害废物不同,它的危害作用不能通过化学反应、加热、加压、光照、生物降解这类化学、物理或生物的方法消除,而只能通过其自身固有的衰变规律或嬗变〔参见“放射性废物分离嬗变”条〕来降低其放射性水平和达到无害化。放射性按照指数规律衰减,经过10个半衰期, 放射性活度降到约为原来的千分之一,经过20个半衰期, 降到约为原来的百万分之一。放射性废物以各种形式存在,其物理和化学特性、放射性浓度或比活度、半衰期和生物毒性可能差别很大。因此,放射性废物管理有特殊的要求和专门措施。
放射性废物是重要的电离辐射源和环境污染源,放射性废物会产生:① 职业照射,从事放射性废物操作的人员在其工作过程难免会受到的照射, 这种照射要用国家制定的剂量限值和部门或单位提出的管理目标值来控制。② 公众照射, 废物的处理、处置活动,可能会使周围的公众受到辐射影响,这种照射也是有控制的, 国际上一般规定的照射剂量为0.1~0.3mSv/a 。此外,放射性废物中所含的长寿命放射性核素会产生持续性照射,但这种照射是受控制的;放射性废物管理活动中, 在发生事故时或事故后为了抢救遇险人员、阻止事态扩大或其它应急情况,可能会产生急性照射, 但在放射性管理活动中这种照射发生的概率是极低的;放射性废物管理中还存在着有一定发生概率而又不一定发生的潜在照射,例如高放废液贮罐、废物焚烧炉的爆炸等。由于在设计和建造时采用采用纵深防御原则,加上严格管理,有良好预防和减缓作用,因此在放射性废物管理中潜在照射通常是不会发生的。
放射性废物管理体系 国际原子能机构要求各成员国必须建立放射性管理的国家框架,建立完善的放射性废物管理体系,制定和执行放射性废物管理政策和策略。如在美国,能源部 ( DOE ) 负责军工核废物的监管,核管会 ( NRC ) 负责民用核废物的监管,国家环保局 ( EPA ) 负责军工核设施和民用核设施环境保护的监管。
我国政府高度重视放射性污染防治和放射性废物管理,我国放射性废物管理实行:① 在国家法律框架下,按法律、法规标准办事;② 建立审管机构,独立行使审管的执法和监督职能;③ 明确废物产生者和废物管理设施营运者的职责;④ 实行环境影响评价报告和许可证制度等。
《中华人民共和国放射性污染防治法》第二十四条规定:“核设施营运单位应当对核设施周围环境中所含的放射性核素种类、浓度定期向国务院环境保护行政主管部门和所在地省、自治区、直辖市人民政府环境行政主管部门报告监测结果。国务院环境保护行政主管部门负责对核动力厂等重要设施实施监督性监测,并根据需要对其他核设施的流出物实施监测。监督性监测系统的建设、运行和维护费用由财政预算安排”。
《中华人民共和国放射性污染防治法》在总结我国几十年核能和核技术利用中的经验和教训,参照国际上成熟的通用的实践,对核设施、核技术利用,铀矿开发以及放射性废物管理等方面的污染防治做出了明确规定,确定了核设施的许可证、环境影响评价、辐射环境监测、核事故应急等管理制度,规定了向环境排放放射性废气、废液必须符合国家放射性污染防治标准;规定产生放射性固体废物的单位,应当按照国务院环境保护行政主管部门的规定,对其产生的放射性固体废物进行处理后,送交放射性固体废物处置单位处置,并承担处置费用;设立专门从事放射性固体废物贮存、处置的单位,必须经国务院环境保护行政主管部门审查批准,取得许可证;禁止将放射性废物和被放射性污染的物品输入中华人民共和国境内或者经中华人民共和国境内转移等。
放射性废物管理基本方法 放射性废物不仅是辐射有了灵敏、可靠的检测手段和各种防御保护措施,而且制定了一系列法规、标准和导则,实行着严格和有效的管理和控制。
放射性废物管理实行从“产生”到“入土”处置的全过程的管理,力求达到安全和最佳的经济、环境和社会效益。放射性废气和废液经过适当净化处理,达到规定的标准和(或)经审管部门批准后才允许排放到环境中去。固体废物要把属于豁免或可排除审管控制的废物和物料分出来,经过适当处理达到解控水平者,实行有限制再循环/再利用或无限制再循环/再利用。对于要进行处置的固体放射性废物,依据其辐射水平和所含核素的半衰期分别作近地表处置、中等深度地质处置或深地质处置(见图1)。
图1 放射性废物管理流程图
我国放射性废物管理执行国际放射防护委员会(ICRP)所确定的辐射防护三原则。放射性废物管理要求贯彻:① 实践的正当性;② 剂量限制和约束与潜在照射危险限制和约束;③ 防护与安全的最优化。所有实践和干预活动都实行最优化,通过采取安全而又经济的处理、处置措施,保证操作人员和公众受照人数和所受的照射不超过剂量限值,并保持在“可合理达到的尽量低水平”(ALARA原则)。
放射性废物管理要求实施废物最小化原则, 即废物量和活度可合理达到的最小(见“放射性放废物最小化”条)。废物最小化应重视从源头抓起,避免或者减少废物的产生,减少源项是实现废物最小化最重要和有效的做法。如果废物已经产生,应通过去污和贮存衰变等方法使其尽可能的能够再循环/再利用;对无法再利用的废物应尽可能做减容处理,减少要处置废物的体积,最后实行最终安全处置。为此,应科学策划、优化管理;加强培训,提高运行人员的素质,避免或减少事故的发生。
为不断提升放射性废物的管理能力,《放射性废物安全管理条例》规定,国务院环境保护主管部门会同核工业行政主管部门和其它有关部门,建立全国放射性废物管理信息系统,实现信息共享。国家鼓励、支持放射性废物安全管理的科学研究和技术开发利用,推广先进的放射性废物安全管理技术。