張伯明，張蕊雪，王鳳英

(江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，南京 210036)

城市放射性廢物庫設計探討

張伯明，張蕊雪，王鳳英

(江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，南京 210036)

針對江蘇省放射性廢物的特點，提出城市放射性廢物庫庫型、吊裝工具、防洪抗震、安全防御及污染防治等方面的設計方案，既保證江蘇省放射性廢物和廢舊放射源能得到安全收貯，又確保庫區(qū)環(huán)境不受污染，促進江蘇省核技術利用企業(yè)的發(fā)展。

放射性;廢物庫;設計

1 前言

江蘇省是核技術利用大省，全省共有涉源單位千余家，在用放射源8000余枚，每年產(chǎn)生廢舊放射源約300枚，廢物3～5t。省城市放射性廢物庫1992年建成，截止2008年6月份，已安全收貯了全省閑置、廢棄的放射源6690枚和14.2t廢物，為消除放射性廢物和廢舊放射源的安全隱患作出了巨大貢獻，但也逐漸暴露出庫容小、結(jié)構不合理、配套不完善等缺陷。根據(jù)國家發(fā)改委辦公廳《關于全國放射性廢物庫建設部分子項工程概算核定意見的復函》(發(fā)改辦投資〔2006〕23381號)和省發(fā)展改革委《關于江蘇省城市放射性廢物庫遷建及配套實驗樓工程初步設計的批復》 (蘇發(fā)改投資發(fā)〔2008〕274號)有關批復精神，2008年新的省城市放射性廢物庫在句容新建。

2 源項調(diào)查

根據(jù)核技術利用放射性廢物的特點及對江蘇省放射性廢物及放射源調(diào)查的結(jié)果，放射性廢物庫收貯的放射性廢物主要有以下4種類型。

(1)廢舊放射源

廢舊放射源包括α源、β源、γ源和中子源，主要有:137Cs、60Co、90Sr、241Am、85Kr、226Ra、131Ba、106Ru、63Ni等20余種放射性核素。其中最常見的是137Cs、60Co、90Sr、241Am等，單源放射性活度多低于3.7×1010Bq。

(2)放射性污染的物料

主要包括被污染的金屬和非金屬材料，如工作服、勞保用品、紙張、棉紗、布料、塑料和玻璃器皿等，還包括桶裝和罐裝放射性固化體，所含的主要污染核素包括90Sr、137Cs、125I、131I及其他短壽命核素。

(3)放射性污染的工具設備

這類廢物主要有污染的儀表、管道、手套箱、工作臺等工具設備以及過濾芯子，其中所含的核素主要為90Sr、137Cs、238U、232Th等。

(4)實驗用動物尸體和植株

主要來自衛(wèi)生、醫(yī)療、防疫、軍事等科研部門，如實驗用鼠、猴尸體及植株，其中所含的主要核素為90Sr、125I、3H、147Pm等。

表1 放射性廢物和廢舊放射源中常見核素的輻射特性

3 廢物庫設計

放射性廢物庫廢物貯存按原則上不超過5年管理，廢物庫安全運行期50年。建筑面積1341m2，有效容積為1200m3，還包括辦公、生活用房、實驗室、變配電室、水泵房、消防水池、洗消等配套設施。

3.1 庫型設計

為了安全、有效地貯存核技術應用產(chǎn)生的放射性廢物及廢舊放射源，并方便廢物的回取和轉(zhuǎn)運，同時考慮到庫址的環(huán)境特點，設計采用半地下式庫，廢物庫坑和廢源庫坑分區(qū)建設，庫坑蓋板為預制鋼筋混凝土結(jié)構。

為了使放射性廢物與廢放射源的貯存既有統(tǒng)一性又有獨立性，且便于操作管理、運行等，廢物庫內(nèi)將廢物和廢源進行分區(qū)布置、存貯?？拷鼜U物裝卸廳貯存源強小、半衰期短的廢物或廢源，遠離廢物裝卸廳貯存源強大、半衰期長的廢物或廢源，以有利于廢物的回送，又盡可能減少工作人員的照射危害。廢源區(qū)分為強源坑和弱源坑。廢物區(qū)域分為三個相應的小分區(qū)。其中:廢物一區(qū)用于貯存含有長半衰期 (T1/2＞5a)或比活度較大的放射性廢物;廢物二區(qū)用于貯存含有中等半衰期 (60d＜T1/2≤5a)或中等比活度核素廢物。

江蘇省放射性廢物庫存貯坑總計40個，總?cè)莘e為 1722.7 m3?？傆行烊菁s為1200m3，有效庫容比為0.7。廢物和廢源分區(qū)貯存表見表2。

表2 廢物、廢源分區(qū)貯存表

廢物庫庫坑的蓋板采用“T”型楔邊蓋板，以對庫坑中廢物和廢源的放射性進行屏蔽，蓋板互相搭接，形成咬合縫，避免在庫坑與大廳之間形成直通縫，以避免對操作人員的輻射照射。廢物庫蓋板及內(nèi)墻使用難沾污、易去污的涂料。

3.2 吊裝工具設計

對普通雙梁行車進行改造后，由于采用了純機械自動抓具、鋼性伸縮機構、變頻調(diào)速技術以及遠程控制設備，行車運行的精度小于6mm，吊裝過程實現(xiàn)自動化遠程操控，抓具更換也更加便捷。減輕了工作量，避免了不必要的輻射照射，滿足“輻射防護三原則”的設計要求。

3.3 防洪抗震設計

庫區(qū)地形較為復雜，起伏較大，故豎向設計采用臺階式布置形式。平土方式采用重點式平土。將庫區(qū)分成53.00m和49.00m兩個平臺。在53.00m平臺布置廢物庫及洗車設施，在49.00m平臺布置庫區(qū)辦公管理及生活設施、消防設施。雨水采用有組織的明溝排水:廢物庫南面坡腳設有場地排水溝，坡頂設有截水溝，將雨水引至廢物庫東側(cè)自然山溝中;入庫道路挖方邊坡內(nèi)側(cè)設有排水溝，將辦公區(qū)南側(cè)山坡雨水匯集后，排至實驗室及變配電室東側(cè)自然山溝中。對廢物庫南側(cè)、庫區(qū)出入口東側(cè)以及辦公及生活設施區(qū)周邊部分場地平整形成的填挖邊坡，采用漿砌片石護坡進行防護。

房屋在外墻四角、樓梯間四角、較大洞口兩側(cè)、大房間內(nèi)外墻交接處設構造柱，構造柱與墻體間設拉結(jié)筋，保證墻體在地震作用下的穩(wěn)定。除邊梁外，梁中線均與柱中線重合。滿足強剪弱彎、強節(jié)點、強連接要求，增強建筑物在地震作用下的延性，避免脆性破壞?？蚣苤c非承重墻之間設置拉結(jié)筋，在墻高中部或門窗洞頂設置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁，保證墻體在地震作用下的穩(wěn)定。

3.4 安全防御設計

為了達到縱深防御的目的，對廢物庫層層設防，防止外來人員自廢物庫外非法闖入。第一層為廢物庫周界和門、窗入侵報警系統(tǒng)。整個庫區(qū)的圍墻頂部設置高度不低于0.8m的電子圍欄。當入侵者試圖入侵時，電子圍欄產(chǎn)生的脈沖高壓信號，達到安全隔離和防范的目的。廢物庫外墻上裝設紅外對射探測器，用于封鎖廢物庫外窗，當有人從窗戶翻越進入廢物庫，紅外光束被遮擋，發(fā)出報警，報警信號傳輸至辦公生活用房的監(jiān)控室主機上，在廢物庫的物流門和排風機房門上設置門磁，當有人從庫房門進入庫內(nèi)時，門打開的同時發(fā)出報警，報警信號傳輸至控制室的報警主機上。第二層為庫內(nèi)入侵報警系統(tǒng)庫房內(nèi)設置紅外微波雙鑒探測器，當有人闖入庫內(nèi)時發(fā)出報警，報警信號傳輸至控制室的報警主機上。

以上任何一種探測手段報警的同時自動開啟相應的攝像機和保安照明，攝像機能夠通過監(jiān)控室的報警主機進行控制，向保安值班人員提供必要的直觀的圖像信息，以便監(jiān)視、記錄廢物庫內(nèi)人員或車輛的進出活動情況。一旦發(fā)現(xiàn)外來人員入侵，保安人員可以及時采取行動。平時保安人員可通過主機鍵盤進行布/撤防。

作者安迪.萊利(AndyRiley)是一位來自英國的電視電影編劇，主要工作是為電視和電影寫腳本。獲英國電影與電視藝術學院獎（BAFTA）。他在《觀察家雜志》固定發(fā)表每周一次的連環(huán)漫畫。被譽為「英國的蓋瑞.拉森」(GaryLarson，美國知名漫畫家及作家)。

3.5 污染治理設計

(1)輻射安全及輻射監(jiān)測:為了保證工作場所及環(huán)境的輻射安全，首先采取了一系列屏蔽措施:

a.庫坑和排風機房為控制區(qū)。庫坑設置“T”型楔邊混凝土蓋板，對庫坑中廢物和廢源的放射性進行屏蔽。

b.廢物庫大廳和排風管溝為放射性工作區(qū)的監(jiān)督區(qū)。

c.衛(wèi)生通道和控制室等為非限制區(qū)。

d.貯存庫墻壁設置厚度為250mm混凝土墻，對貯存庫大廳內(nèi)的放射性進行屏蔽。

其次對工作人員和廢源 (物)進行出入控制，在人員進入廢物存貯庫前，預先開啟通風系統(tǒng)至少20min。并合理氣流組織，保證庫房通風氣流從放射性較低污染區(qū)到放射性較高污染區(qū)，即從大廳方向流向庫坑方向。

此外在廢物庫大廳設一套劑量報警裝置，對工作場所的γ輻照水平進行監(jiān)測，超過相應限值時發(fā)出報警信號，庫內(nèi)和煙囪設取樣點對工作場所和氣載流出物的α、β氣溶膠濃度進行監(jiān)測。

(2)廢氣治理措施:廢物庫產(chǎn)生含有氣溶膠的氣體，經(jīng)過濾器后由高15m排氣筒排放，根據(jù)環(huán)境影響評價預測結(jié)果，放射性氣溶膠的年排放總量不超過3.22×105Bq，所致公眾最大個人有效劑量為8.1×10－6Sv/a。

(3)廢水治理措施:洗車等廢水經(jīng)統(tǒng)一收集后，排入庫區(qū)積水池，經(jīng)監(jiān)測達標可以作為綠化水;生活污水經(jīng)化糞池、淋浴排水排入污水儲存池，定期抽出用于庫區(qū)綠化。

(4)固體廢棄物治理措施:該廢物庫通常不產(chǎn)生固體廢渣。有些經(jīng)過貯存衰變達到豁免標準的廢物，將作為一般垃圾妥善處理。庫區(qū)實驗室廢棄物實行分類投放，一般生活垃圾送垃圾處理站集中處理，實驗室放射性廢棄物運至廢物庫貯存。

(5)噪聲防治措施:優(yōu)先選用噪聲低、振動小的設備，從聲源上降低噪聲對環(huán)境的影響。

4 結(jié)語

江蘇省城市放射性廢物庫的設計針對我省放射性廢物源項，結(jié)合庫區(qū)地形地貌地質(zhì)條件按照安全穩(wěn)定運行50年設計，充分考慮抗震、防洪等自然地質(zhì)災害的防范，該庫的建成將對消除放射源安全隱患，促進核技術利用的發(fā)展發(fā)揮巨大的作用。

Investigation on Design o f Repository for Radioactive Waste

ZHANG Bom ing，ZHANG Ruixue，WANG Fengying
(Jiangsu Radiation Environm entalMonitoring and Managem ent Station，Nanjing 210036，China)

The scheme design of the repository for radioactive waste is introduced according to the traits of radioactive waste in Jiangsu province，such as the style of the repository，lifting facilities，the step for preventing or controlling flood，the aseismatic measure，the pollution prevention and so on.This ensured the radioactive waste and thewaste radioactive sources to be stored in security，the area environment not to be polluted.It can improve the use of nuclear technology in Jiangsu province.

radiation;repository;design