注册核安全工程师-核安全专业实务：7、核燃料循环设施核安全监督管理

注册核安全工程师执业资格考试科目三：《核安全专业实务》。本节学习要点：了解铀矿开采和加工的辐射安全监督管理、核燃料加工、处理设施的辐射防 护、核燃料加工、处理设施的临界安全、非核燃料循环装置的其他安全和环境问题。

第七章 核燃料循环设施核安全监督管理

• 学习要点
  • 了解铀矿开采和加工的辐射安全监督管理、核燃料加工、处理设施的辐射防护、核燃料加工、处理设施的临界安全、非核燃料循环装置的其他安全和环境问题。
• 第一节 铀矿勘探开采和加工的辐射安全监督管理
  • 铀矿勘探开采和加工的主要危害因素
    • 铀矿勘探开采和加工是核燃料循环的前端，主要危害因素包括氡及氡子体、放射性铀矿尘等。
    • 氡及氡子体
      • 具有放射性，在衰变过程中向外辐射能量。
    • 放射性铀矿尘和长寿命放射性气溶胶
      • 铀矿尘含有全部铀系放射性子体核素，它们以分散性或凝聚性气溶胶的形态进入工作场所空气中，吸入后可形成内照射。
    • γ外照射
    • 表面放射性污染
    • 共生和伴生元素危害
      • 铀矿石多与其他有毒有害元素共、伴生。
    • 三废环境污染
      • 地质勘探开采和加工过程会形成一定的辐射环境问题。
  • 铀矿勘探开采和加工的主发法规标准
    • 国家法规和标准
      • 国家法规
        • 《中华人民共和国劳动法》
        • 《中华人民共和国安全生产法》
        • 《中华人民共和国职业病防治法》
        • 《中华人民共和国放射性污染防治法》
        • 《中华人民共和国土地管理法》
        • 《中华人民共和国矿产资源保护法》
        • 《放射性物品运输安全管理条例》
      • 铀矿地质勘探开采和加工工业国家标准——常用的有13个
    • 行业标准
      • 结合铀矿勘探开采和加工生产及退役治理实际经验和教训，参考国外现行标准，编制颁发铀矿勘探、开采和加工生产辐射防护和环境保护行业标准。
  • 铀矿勘探开采和加工的安全监督管理
    • 国务院环境保护行政主管闻门和国务院其他有关部门，按照职责分工，各负其责，密切配合，对铀矿开发利用中的放射性污染防治进行监督检查。
    • 县级以上人民政会环境保护行政主管部门，对本行政区内铀矿开发利用中的放射性污染防治进行监督检查。
• 第二节　铀矿勘探开采和加工的辐射防护
  • 铀矿勘探开采的辐射防护
    • 氡及氡子体的防护
      • 综合降氡法——通风降氡、密闭氡源、密闭废旧巷道和采空区、喷涂防氡保护层、控制入风流污染、排除矿坑水、正压通风、分区通风、清除堆积的铀矿石等。
    • 铀矿勘探开采的综合防护
      • 铀矿尘防护措施
      • γ外照射防护措施
      • 表面污染防护措施
• 第三节　铀矿勘探开采和加式的环境保护
  • 大气环境保护
    • 矿井大气控制措施
      • 采矿工艺选择
      • 矿井通风防护
        • 利用通风压力控制氡析出
        • 防氡密闭
        • 防氡保护层
        • 洒水洗壁、加湿矿石
  • 水体环境保护
    • 清污分流减少废水量
    • 矿井利用及工艺废水循环使用
    • 废水处理技术
      • 物理法：自然沉降、过滤、蒸发浓缩、稀释、反渗透等；
      • 化学或物理化学法：化学沉淀、离子交换、电渗析等；
      • 生物法：细菌或微生物净化废水，如生物滤池，曝气池等。
  • 固体废物安全监督
    • 固废类型
      • 采矿废石、选冶尾矿
      • 废水中和沉淀物及共他沉积物
      • 污染废旧设备及管线、废树脂等
    • 铀废石、尾矿回填处置措施
      • 废石回填处置措施：将废石作填充料回填至井下采空区，既可解决矿井采空区的充填料问题，又减少了地面的堆存量，对环境保护十分有利。
      • 铀尾矿（渣）的回填处置措施
• 第四节　铀矿冶设施退役（关闭）治理（处置）及长期监护
  • 退役治理基本原则和退役治理技术政策
    • 原则
      • 以人为本，生态文明原则。
      • 废物最小化原则。
      • 科学态度、实事求是原则。
      • 百年大计、质量第一原则。
      • 清洗去污、物尽共用原则。
  • 铀矿冶设施退役（关闭）治理（处置）程序
    • 前期准备：退役治理工程可研设计，环境影响评价，安全分析以及相应的实验研究。
    • 施工管理：规划编制和计划管理；严格工程施工管理和开展工程监理；财务管理和会计核算。
    • 竣工验收：预验收和竣工验收两个阶段。
    • 工程移交和长期监护：经国家竣工验收后，经过一定时间监测，经与地方政府协商，可以移交地方，进行长期管理和监护。
• 第五节　核燃料加工、处理设施的辐射防护
  • 辐射防护大纲基本要求
    • 1）所有核燃料加工、处理设施在建造、运行和退役期间，都要制订一个完善的辐射防护大纲；
    • 2）核燃料加工、处理设施的辐射防护要遵循辐射防护实践的正当化、辐射防护的最优化和个人剂量限值这三项基本原则；
    • 3）核燃料加工、处理设施在正常运行、检修，以及可能发生事故期间，要采取合理、有儿的辐射防护措施，保证工作人员所受到的剂量照射低于规定的剂量限值。
    • 4）要对设施所产生的放射性废气、废液和固体废物进行有效的处理，以确保公众所受的剂量达到规定的要求；
    • 5）要建立辐射防护组织机构，对设施的设计、建造、运行和退役期间的辐射防护进行全面的安全监督和管理。
  • 辐射防护大纲主要内容
    • 1）辐射安全设计；
      • 设施的分区布置；
      • 设施的密封原则；
      • 气流组织；
      • 人流控制；
      • 辐射屏蔽和污染控制；
      • 防火离爆措施；
      • 事故应急措施。
    • 2）辐射安全监测；
    • 3）辐射安全措施；
  • 铀浓缩生产的辐射安全监督管理
    • 放射性工作场所辐射分区
      • 控制区：如供取料厂房，排风机房等；
      • 监督区：如质谱分析间、剂量监测室，放射性厂房的生活间与走廊，氟利昂处理等。
    • 进出口控制：各放射性操作厂房均为镜头的密闭式厂房，在其入口处，设有卫生通过间。卫生通过间设有淋浴间和更衣室。
    • 污染与辐射水平控制：控制水平根据国家和行业标准执行。
  • 后处理厂的辐射防护
    • 辐射安全
      • 必须从工程设计和运行管理上采取各种防护措施，以便在正常运行、异常事件和事故期间将辐射危害减少到最小。
    • 辐射屏蔽
      • 凡事照射水平较高的设备、仪表、管道、试样、产品、废物等均应设置足够的屏蔽层。
• 第六节 核燃料加工、处理设施的临界安全
  • 影响临界安全的因素与临界控制手段
    • 1）易裂变核素和可转换核素各自所占的份额；
    • 2）易裂变核素的质量；
    • 3）装易裂变材料的容器的几何条件（形状和尺寸）和容积；
    • 4）易裂变材料 在溶液中的浓度；
    • 5）慢化剂的性质和浓度；
    • 6）易裂变材料周围反射层的性质和厚度；
    • 7）中子毒物的性质和浓度；
    • 8）燃料-慢化剂-中子毒物的混合物的均匀性；
    • 9）两个或多个含易裂变材料容器之间的相互作用。
  • 铀富集厂的核临界安全
    • 安全问题特点
      • 易裂变材料是单一的U235，其富集度范围在0.2%~90%以上。
      • 工艺主机（扩散机或离心机）级联中大量的气相UF6本身不存在核临界问题。
    • 核临界控制手段
      • 1）几何控制：限制工艺设备的几何尺寸和形状。
      • 2）质量控制：限制设备和系统内的易裂变的质量。
      • 3）浓度控制：限制溶液中易裂变材料的质量浓度。
      • 4）富集度控制：按富集度的不同分别制定核临界安全限额。
      • 5）慢化控制：限制可能进入含铀料的含氢慢化剂的质量。
      • 6）间距控制：限制容器之间的距离不得小于一定值。
      • 7）毒物控制：使用中子吸收材料，如在处理接近或超过临界量的含U235溶液反应器中设置镉片。
  • 乏燃料贮存设施的核临界安全控制
    • 乏燃料贮存密集化措施
      • 将燃料组（元）件在水下由单层改为双层排列；
      • 将组件拆解成元件单棒排列；
      • 向水中加入可溶性中子毒物；
      • 水池或格架中设置固态中子毒物。
    • 临界安全控制参数与条件
      • 燃料元件参数
      • 燃料单元的组成
      • 阵列参数
      • 慢化条件
      • 反射层和想相互作用条件
      • 异常条件和事故条件
  • 乏燃料后处理厂的核临界安全控制
    • 燃料剪切：通过控制剪切组件数量来控制临界。
    • 燃料溶解：乏燃料溶解时会遇到双重（固相-液相和溶液中的浓度二者）不均匀性问题，其临界反应性在溶解过程中达到峰值。
    • 料液制备：通常用可溶毒物、浓度、几何控制或其适当的组合来实现临界安全。
    • 共去污和铀、钚分享循环：萃取设备可用几何、浓度-几何、毒物-浓度-几何等方法控制临界。
    • 钚纯化循环：一般均用几何（环形或平板形设备）或几何-毒物（设备内装有含硼玻璃拉西环）方式来控制临界。
    • 铀、钚尾端：钚产品转化设备是几何安全的，并希望能自动化连续操作。
• 《核安全专业实务》 绘图：花漾春天