,核,污染带来的环境危害专题,讲座,Art can be a macro concept can also be an,individual phenomenon,by capturing and dig,核污染及其防治,核污染,及其防治,CONTAMINATION,核污染的起因,1,辐射的生物效应及危害,2,辐射防护技术方法,3,放射性废物处理技术,4,目录,目录,CONTENTS,CONTENTS,核污染的起因,Art can be a macro concept can also be an,individual phenomenon,by capturing and dig,PART-01,核污染,主要指核物质泄露后的遗留物对环境的破坏，包括核辐射、原子尘埃等本身引起的污染，还有这些物质对环境的污染后带来的次生污染，比如被核物质污染的水源对人畜的伤害,前言,1979年3月28日凌晨4时,美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆心压力和温度骤然升高，,2小时后，大量放射性物质溢出。,美国三里岛核电站事故,1.,核电站核物质的泄漏,核污染的起因,1966年，日本第一座核电站开始商运。,日本有,17个,核电站、共,55台,机组，核电占发电比重,30%,，预计至,2017年,，将占到,40%。,01.,日本核电现状及福岛核电站情况,(目前世界最大核电站,),由,福岛一站和福岛二站组成，共10台机组(一站6台，二站4台)，均为沸水堆,日本核电概况:,福岛核电站:,核污染的起因,核污染的起因,地震引发约,14米高海啸,超过电站防波堤(,约5.7米,)。,02.,福岛核电站事故主要进程,2011 年3月11日14时46分(北京时间13时46分)发生在日本本州东海岸附近海域的里氏9级地震-历史最大。,地震震中位于北纬38.1度，东经142.6度，震源深度约20公里;,地震发生，控制棒插入堆芯，在运机组自动紧急停堆，厂外电失去，应急柴油发电机自动启动,厂内柴油机正常启动对堆芯实施冷却，约一小时后，地震驱动的海啸淹没了厂房，导致应急柴油机、泵、阀门和其它设备不可用，最终导致超设计基准全厂断电事故,使得堆芯余热不能及时导出，堆芯状况逐步恶化，冷却水蒸发导致燃料棒裸露,燃料棒高温情况下与水蒸气发生反应(鋯水反应)，产生氢气,氢气聚集，反应堆厂房发生氢气爆炸，建筑物受损,衰变热无法导出(衰变能约占裂变能的7%)，也使得燃料棒不断升温，裸露部分开始融化,后续3、4号机的乏燃料水池也因为失去冷却，引发燃料融化风险,事故过程,核污染的起因,放射性蒸汽外泄,堆芯裸露，包壳快速升温,锆水反应，产生氢气,继续升温，冷却水大量蒸发,压力容器严重超压,开阀泄压，部分放射性外泄,核污染的起因,辐射生物效应及危害,Art can be a macro concept can also be an,individual phenomenon,by capturing and dig,PART-02,压力容器泄压，蒸汽通过泄压水池释放到反应堆厂房中带有大量氢气的水蒸气进入到厂房中与氧气混合，发生所谓,“氢气爆炸”,非也!安全壳外厂房爆炸,爆炸后，反应堆厂房房顶被掀开，只剩下钢架。通过爆炸后的辐射剂量大小可以预测:,压力容器和安全壳总体上完整。尽管发生爆炸，但是后果没有那么严重!,爆炸后，众多猜测和误解,压力容器内爆炸,?,?,安全壳内爆炸?,核污染的起因,福岛,我国,地震,地震带,地质结构稳定,海啸,发生,基本不具备发生条件,技术标准,60年代,90年代,安全壳承压能力,较弱,较强,安全壳消氢,无,能动+非能动,全厂断电,汽动泵,汽动泵+非能动系统,严重事故管理导则,无,已有并全面推广,2.,经验反馈、改进及启发,核污染的起因,无论对二代还是三代核电站、压水堆还是沸水堆，福岛核电站严重事故均给我们很多,改进启示:,厂址抗震能力-厂址选择,厂址防海啸、洪水能力-设计考虑和现行改进,预防严重事故发生-应急电源、应急水源.,严重事故缓解-氢气复合器、过滤排放、SAMG,应急响应能力-公众撤离,事故后续处理、放射性物质处理-设备、技术,3.,经验反馈、改进及启发,核污染的起因,核污染的起因,2004年7月12日凌晨3点钟,唐山市热电厂工程工地上,工作人员正在用,“工业探伤机”,对电焊焊接的钢板进行工业探伤拍片检查,工作中,不慎将探伤机中的放射源遗失在现场，,上午上班后，被值班领导捡到，,装入上衣口袋，后又装入裤子口袋，,且直到中午与工人一起吃晚饭后，在从口袋中掏出放入办公室抽屉中，,造成较大辐射损伤。,4.,工业和医疗上的核物质丢失,2004年7月12日,唐山市发生工业探伤机放射源“Se-75”(100居里)遗失,导致数十名工地工作人员受到不同程度辐射事故,其中4人伤情相对严,重。,辐射防护技术方法,Art can be a macro concept can also be an,individual phenomenon,by capturing and dig,PART-03,射线的能量或粒子直接引起生物分子的电离、激发和断裂，造成生物组织结构和功能的损伤(早期发生),1.,原发作用,射线直接作用下产生的自由基(主要是水自由基)，对生物分子的损伤作用(代谢、功能、结构),2.,继发作用,辐射的生物效应及危害,辐射与人体相互作用会导致某些特有生物,效应,。,其,性质和程度主要取决于人体组织吸收的辐射能量,，演变,过程如图所示。,(一)辐射的生物效应,辐射的生物效应及危害,辐照对受照者本身的有害效应;,是由于人体普通细胞受损引起的;,只影响到受照者个人本身。,辐射引起人体细胞内的基因突变;,是生殖细胞受损伤引起的有害效应,影响到受照者后代的身体缺陷。,生物效应,躯体效应,遗传效应,辐射的生物效应及危害,慢性放射病是由于多次照射、长期累积的结果。危害取决于受辐射时间和辐射量,（二）辐射对人体的危害,1.急性放射病,2.远期影响,主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体健康的影响，多属于随机效应。,辐射的生物效应及危害,短时大剂量辐射的医疗反应,整个身体瞬间接受计量,大于4000：,死亡,产生几种射线疾病:骨髓和骨密度遭到破坏，红细胞和白细胞数量极度减少，有内出血、呕吐、腹泻症状,2000-4000：,1000-2000：,轻微的射线疾病，疲劳、呕吐、食欲减退、暂时性脱发、红细胞减少,100-500：,没有疾病感觉，但血样中白细胞数量在减少,小于100：,对人体没有危害,辐射的生物效应及危害,放射性废物处理技术,Art can be a macro concept can also be an,individual phenomenon,by capturing and dig,PART-04,放射性废物处理技术,含放射性核素或被之污染，其浓度或比活度大于规定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。,放射性废物:,处理基本途径,浓缩及固化处理,净化后有控制排放,与环境隔绝长期安全存放,去污后再循环利用,No.,基本原则,说明,1,保护人类健康,必须确保对人类健康的影响达到可接受水平,2,保护环境,必须确保对环境的影响达到可接受的水平,3,超越国界的保护,考虑超越国界的人员健康和环境的可能影响,4,保护后代,必须保证对后代预期的健康影响不大于当今可接受的水平,5,给后代的负担,放射性废物管理必须保证不给后代造成不适当的负担,6,国家法律框架,必须在适当的国家法律框架内进行，明确划分责任和规,定独立的审管职能,7,控制放射性废物产生,放射性废物的产生必须尽可能最少化,8,放射性废物产生和管理间的相依性,必须适当考虑放射性废物产生和管理的各阶段间的相互,依赖关系,9,设施安全,必须保证放射性废物管理设施使用寿期内的安全,IAEA放射性废物管理基本原则,放射性废物处理技术,依据IAEA的基本原则制定,减少产生、分类收集、,净化浓缩、减容固化、,严格包装、安全运输、,就地暂存、集中处置、,控制排放、加强监测、,放射性废物处理技术,放射性固体废物处理技术,1.,固化技术,2.,减容技术,蒸发残渣、沉淀泥浆、废树脂等,湿固体,焚烧炉灰、污染用品、工具、设备、废过滤器芯、活性炭等,干固体,放射性废物处理技术,固化对象:,弥散性物质,放射性废液处理产生的泥浆、蒸发残渣和废树脂等湿固体;,焚烧炉灰等干固体,在放射性废物中添加固化剂，使其转变为不易向环境扩散的固体的过程。,固化:,放射性废物处理技术,(1)低浸出率,(4)高生化稳定性和耐腐蚀性,(6)高减容比,最终固化物体积应小于掺入的废物体积,减容比的大小取决于能嵌入固体中的废物和可以接受的水平,是鉴别固化方法和衡量最终处置成本的一项重要指标。,(2)高热导率,(3)高耐辐射性,(5)高机械强度,理想的废物固化体主要特性指标,放射性废物处理技术,项目,水泥固化,沥青固化,塑料固化,玻璃固化,陶瓷固化,干废物包容量1%(质量百分数),540,3060,3060,1030,1530,密度/(gcm3),1.52.5,1.11.9,1.11.5,2.53.0,2.53.0,浸出率/(gcm2.d-1),10-410-1,10-510-3,10-610-3,10-710-4,10-810-5,抗压强度/MPa,1030,塑性,20100,(或塑性),脆性,高,耐辐照/Gy,约10,8,约10,7,约10,7,约10,9,约10,9,投资,低,中,中,高,高,操作和维修,简单,中等,中等,复杂,复杂,适用性,低、中放废物,低、中放废物,低、中放废物,高放、a废物,高放、a废物,应用状况,工业规模,工业规模,工业应用,工业应用,研究开发,放射性废物处理技术,原理：,依靠机械力作用，使废物密实化，减少体积。,优点：,操作简单，设备投资和运行成本低;在核电厂应用相当普遍,。,缺点,：,减容倍数比较低(210)。,2.,减容技术,减少体积，降低废物包装、贮存、运输和处置的费用。,1.压缩,放射性废物处理技术,减容比大(10100倍);,可使废物向无机化转变，免除热分解、腐烂、发酵和着火等危险;,可回收钚、铀等有用物质。,原理:,将可燃性废物氧化处理成灰烬(或残渣),优点:,放射性废物处理技术,对放射性废物焚烧，要求:,采用专门设计的焚烧炉;,炉内维持一定负压;,配置完善的排气净化系统;,焚烧灰渣应进行固化处理或直接装入,高度整体性容器中进行处置。,注意,放射性废物处理技术,絮凝沉淀、蒸发、离子交换(或吸附)和膜技术(如电渗析、反渗透、超滤膜),低、中放废液,蒸发浓缩后贮存在双壁不锈钢贮槽中。,高放废液,放射性废物处理技术,除尘设备,机械式除尘器,去除粒径大于60m的粉尘颗粒。,湿式除尘器,去除粒径1060m的粉尘颗粒。净化气粉尘浓度100mg/m。,过滤式除尘器,去除粉尘粒径小于10m;,净化气粉尘浓度为12 mg/m,电除尘器,微米粒径颗粒物的去除率可达99%以上。,放射性废物处理技术,放射性废物处理技术,广泛用于核设施内的千式过滤器;,有效捕集粒径99.97%;,一次使用失效后即行废弃;,在HEPA过滤器之前要安装预过滤器，以除去废气中的大颗粒固体。,（二）放射性气溶胶的处理,活性炭滞留床,对85Kr、133Xe有良好吸附选择性,液体吸收装置,使用致冷剂吸收溶解度较高的惰性气体。,低温分馏装置,对85Kr的回收率大于99%。,贮存衰变,对短寿命放射性核素有效、经济去除。,吸附法,放射性废物处理技术,（四）碘同位素的处理,（五）废气的排放,碘同位素(131I129I)是放射性废气中主要的挥发性放射性核素;,活性炭既能吸附元素碘(Iz)，又能吸附有机碘(如CH_I);,从湿空气中去除有机碘，活性炭须用碘化钾或三乙烯二胺(TEDA)浸渍处理。,小放射性废气净化达标后，一般通过,高烟囱(60150m)稀释,扩散排放;,选择有利的气象条件排放;,排放口要设置,连续监测器。,放射性废物处理技术,核,污染带来