注册核安全工程师-核安全专业实务：13、流出物排放控制

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：了解流出物的概况、流出物中的污染物种类、流出物的来源、流出物在环境中的转移和弥散途径、流出物排放控制的原则、流出物排放要求和排放准则、流出物监测的基本要求、流出物排放的监管策略。

第十三章 流出物排放控制

• 学习要点
  • 了解流出物的概况、流出物中的污染物种类、流出物的来源、流出物在环境中的转移和弥散途径、流出物排放控制的原则、流出物排放要求和排放准则、流出物监测的基本要求、流出物排放的监管策略。
• 第一节 流出物概述
  • 流出物
    • 由实践中的某个源，在正常期间得到授权、有计划、有控制地释放到环境中的气体、气溶胶或液态放射性物质，通常目的是得到稀释和弥散。
      • 国际原子能机构2016版《核安全和辐射防护术语》的定义
    • 流出物指实践中的源向环境排放的满足国家相关的排放标准要求，并获得监管部门批准的含有极少量放射性物质的气态流和液态流。
      • 《中国环境百科全书选编本：核与辐射安全》
  • 流出物排放
    • 由实践或实践中源的正常运行所产生的放射性废气和废液，在经过废物处理系统和（或）控制设备（包括就地贮存和衰变）处理得到满足国家相关标准之后，按照预定途径以气载（气体、气溶胶）流出物或液态流出物的形式向环境的排放。
  • 源
    • 包括从医用和研究用放射性核素源，到核反应堆和乏燃料后处理等核设施。
  • 特点
    • 流出物的放射性水平极低
    • 流出物排放本身也是废物的一种处置方式
    • 流出物排放必须经过批准
      • 控制在排放中实施的
      • 监督是在环境中完成的
    • 流出物是辐射影响分析的源项
  • 管理要求
    • 按辐射安全管理
      • 环境保护部（国家核安全局）负责核安全与辐射安全的监管工作。
      • 流出物排放属于辐射安全管理中应该管理的范畴
    • 充分考虑环境容量
      • 流出排放到环境中是就没办法回取
      • 必须充分考虑环境稀释和弥散的能力，对不同的环境容量，应执行有区别的管理要求。
    • 不能等同于气体或液体放射性废物
      • 不能将“流出物”与“气体或液体放射性废物”等同
      • 对流出物的管理是控制排放，不能完全等同于气体或液体放射性废物的安全管理。
    • 务必执行最优化原则
      • 必须执行可合理达到的最小化原则；
      • 流出物排放采用最佳可行技术（BAT），务必执行可合理达到的尽量低的最优化原则，实行可控排放；
      • 1）采用清洁生产工艺；
      • 2）资源的有效利用；
      • 3）防止和减少流出排放的环境影响；
      • 4）减少有害物质。
      • BAT的主要目标是放射性物质的包容、排放总量和浓度控制
    • 不能忽略非放射性污染物
• 第二节 流出物中的污染物种类
  • 放射性物质
    • 关于流出物对环境带来的影响，因流出物来自核与辐射设施，人们自然首先关注放射性的影响问题。
    • 如公众的个人剂量和集体剂量，关键核素，关键照射途径、关键居民组（或代表人）。
  • 化学物质
    • 一些核与辐射设施的流出物，不仅向环境排放放射性物质，还会有化学物质。
    • 如核动力厂冷却水中的氯化物，某引索核燃料循环设施排放的酸、碱、HF和盐类等。
  • 热量
    • 通常核电厂循环冷却水排放（温排水）是液态流出物向环境排入的载体，从总排放口排入受纳水体。
    • 由于流出物导致的受纳水体温度升高，需要从生态影响加以考虑，也可能影响 辐射后果，应依据相关法规、标准进行评价。
• 第三节 流出物的来源
  • 核燃料循环
    • 1）铀矿采冶
      • 放射性气溶胶和气体；
      • 废石、水冶尾渣及堆浸渣等固体放射性废物也不断地向环境中释放出氡气；
      • 矿坑水和处理后的工艺废水也含有一些放射性物质和酸、碱等非放射性污染物。
    • 2）核燃料生产
      • 核燃料生产是核燃料循环和环节中最“干净”的环节，核素较为单一
      • 主要是U238、U235、U234，经流出排入环境中的放射性物质较少
    • 3）核动力厂运行
      • 核动力厂发电的同时会产生大量的放射性物质，尽管99%以上的放射性物质被包容在反应堆内，但总量巨大。
      • 不论是从流出物排入控制，还是从环境监测考虑，对流出物的排放方式、数量及流出物受纳环境的特征和容量都是应予以关注的。
    • 4）后处理
      • 乏燃料后处理阶段涉及放射性物质的量非常巨大，燃料溶解时，原来已包容在核燃料包壳中的放射性物质会释放出来。
      • 与核燃料循环的其他环节相比，放射性物质向环境排放的可能性更大。
    • 5）放射性废物处理设施
      • 焚烧炉、废液蒸发、高放废物玻璃固化等处理措施的运行，也会有流出物向环境排放。
      • 焚烧废物排放的烟气中，有碳氧化物、二氧化硫、氮氧化物、酸气、水蒸气、烟灰、焦油，以及放射性核素。
      • 当废液中存在易挥发核素、如氚、碘、铯、钌等，也会在蒸发过程中逸出。
      • 玻璃固化的尾气必须经过检测，满足排入标准后，才允许向大气排放。
  • 核技术利用活动
    • 放射性同位素与放射源已广泛地用于工业、农业、医学和科研等领域中，这些应用被统称为核技术利用。
    • 核技术应用领域，肯有应用面大、用户数量多的特点。
    • 每个用户操作的放射性物质量一般不大，经液态及气载流出物排入环境的数量较少，核技术利用领域排入环境的放射物总量则是巨大的。
  • 伴生放射性矿
    • 通常是指自然界中天然放射性核素含量较高的材料，如稀土矿、磷酸盐矿，但不包括铀、钍矿。
    • 人类开采、处理、加工和使用这类材料 时，其所含的天然放射可能会在废物、残留物、产品和副产品中浓集并导致辐射水平升高。
• 第四节 流出物在环境的转移和弥散途径
  • 气载流出物辐射照射途径
  • 液态流出物辐射照射途径
    • 液态流出物排入进入受纳水体后的情景有几点要特别注意：
      • 放射性物质会在某些地域积累；
      • 放射性物质会在某些水生生物中蓄积；
      • 伴随液态流出物排入受纳水体的污染物除了放射性物质之外，还有其他非放射性污染物，如化学物质和热量。
• 第五节 控制流出物排放的原则
  • 剂量控制，充分保护公众安全
    • 评价流出物排放对周围公众所产生的辐射照射，全用的基本量是年有效剂量（与人个相关的防护量）。
    • 在计划照射情况下，各种人工辐射源所致公众的个人年有效剂量为1mSv
      • 几乎不可能估算到个人所受到的来自所有这些源的照射
    • 现在国际辐射防护界已经明确，剂量约束是针对关键人群组或关键组的。
      • 1）预期受辐射照射最大；
      • 2）饮食及生活习性相近；
      • 3）人数从几个到几十人。
  • 年排放量实行总量控制
    • 《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》（GB18871-202）规定的个人有效剂量限值或剂量约束值难以直接度量，不利于执行。
    • 通过对流出物从排入口排出后在环境中传输、弥散，经食物链到人等照射途径的分析，辅以保守的假定推定出一组排放量限值，保证在各利不利因素下，满足这组排放限制就一定可以保证前述讨论的剂量不会超过。
    • 这组年排放量数值可以作为流出物排放控制的次级标准，称为年排放量控制值。
      • 与源相关，与环境条件相联系的量
  • 实行排放最优化政策
    • 首先要满足剂量标准，同时需要遵守年排放量监管限值和条件，执行总量控制等要求，以使公众得到充分的保护。
  • 可核查性原则
    • 包括经气载途径和液态途径排入时对流出物有检测；
    • 流出物排入系统的监测数据要详细记录；
    • 审管部门可监控及验证排放情况；
    • 对以往的排放资料，可追溯、可复核等。
• 第六节 流出物排放要求和排放准则
  • 申报和批准
    • 核动力厂等大型核设施：必须按每堆实施流出物年排总量控制，需在首次装料前向环境保护部门提出年排放量申请值 ，申请的排放量不得高于排放量的设计目标值
    • 一般项目也可以在批复首次装料（运行）环境影响评价报告书时，对其流出物的源项进行认定；
    • 对于许多辐射设施，预期年排放量很小，对关键组影响微乎其微，可不规定具体数值，但应提出对流出物排放的管理要求。
      • 1）排放不超过审管部门批准的排放限值，包括排入总量限值 和浓度控制值 ；
      • 2）有适当的流量监测和浓度监测设备，排放是受控的；
      • 3）液态流出物采用槽式排放；
      • 4）排入所致的公众照射符合剂量约束要求；
      • 5）执行辐射防护最优化原则，流出物排放控制不断优化。
  • 净化与处理
    • 对于可能有较大量的流出物排入的设施，为防止过度排放引起环境污染，必须建有足够处理能力的净化设施及设备。
    • 必须经过废物处理系统和（或）控制设备（包括就地贮存和衰变）处理到满足排放条件后再排放。
  • 专设排放口
    • 流出物排放不能随意进行，必须经专设排放口排放。
    • 气载流出物，要通过烟囱排放。应设置连续监测和取样监测，连续监测应设置低报警和高报警阈值，达到高报警阈值，自动关闭而停止排放。
    • 流态流出物，要实施槽式排放。取样监测结果满足核准的排放要求后排放。
      • 槽式排放应具备的要点：
        • 1）在排放前流出物贮存在容器中；
        • 2）贮存容器的容量足够大并应有备用容器；
        • 3）在排放前以容器中的放射性核素进行取样分析，分析合格后经批准后方可排放；
        • 4）在排放中，对液态流出物的排放量必须通过计量仪表和设备进行计量；
        • 5）监测不合格的液态流，能够返回净化系统进行净化处理。
  • 对流出物实施监测
    • 对流出物排放实施监测的作用：
    • 1）估算年排放总量；
    • 2）检验放射性废物处理设施的运行效能；
    • 3）为改进排入控制提供经验反馈；
    • 4）及时发现偶然误排；
    • 5）在万一发生事故时，判断事故排放量；
    • 6）为设施运行的环境影响评价提供辐射源项；
    • 7）公开排放信息，改善公共关系。
  • 不满足排放要求时能返回净化系统
    • 流出物排入前必面进行监测，监测合格后才允许排放；
    • 监测发现不符合排入要求时，必须具备反回净化系统的能力；
• 第七节 流出物监测的基本要求
  • 制定监测大纲（计划）
    • 流出物排入分为气、液两种途径，应对这两种排放途径分别进行流出物监测，并且事先都必须制定流出物监测计划。
    • 计划要依据设施的工艺流程、排放的主要核素，排入方式，可能的排放量等有针对性地制定。
    • 监测计划的内容应包括监测或取样布点、监测或取样频率、取样量、监测仪器、预定测量时间、监测的质量控制、数据处理、报告编制等。
  • 气载流出物在线监测
    • 核与辐射设施通常都设有气载流出物连续取样和在线监测系统。
    • 监测的测量有两种方式：直接测量和采样后的就地测量或实验室测量。
      • 两种方式可单独使用，必要时可同时使用，以便互相验证和补充。
  • 液态流出物取样分析
    • 槽式排放应设置两个相同容量的槽，每个槽都应设有混合中和设备和流量、浓度检测设备，在液态流出物排放前必须先经混合均匀，并取样分析检测。
    • 分析检测结果低于排入管理限值时方可排入，在排放期间不再流入新的废液。
    • 检测结果超过排入管理限值 的废物液返回处理系统再处理，以引来对流出物实施受控排放。
  • 无组织排放监测
    • 流出物监测系统应保证正常运行和事故度况下均能获得可靠的监测结果
    • 对于设施的无组织排放应设法获取实际监测数据，并估计出可能的排入量及环境影响。
  • 流出物监测应“平战结合”
    • 事故排放通常不认为是属于流出物排入，但用于流出物监测的仪器，在万一发生事故时能够获取或记录到放射性物质泄漏到环境中的放射性核素总量。
    • 在流出物监测系的设计时必须予以考虑，做到“平战结合”。
• 第九节 流出物排放的监管策略
  • 流出物排放的监管策略
    • 核设施
      • 流出物监测采用监督性监测和自行监测的监管策略。
    • 铀（钍）矿
      • 铀（钍）矿开发利用单位应对铀（钍）矿的流出物和周围的环境实施监测。
    • 核技术利用
      • 核技术利用设施，产生放射性废气、废液的单位应录向审核环境影响评价文件的环境保护主管部门申请放射性核素的排放量，并定定期报告排放计量结果。
• 《核安全专业实务》 绘图：花漾春天