放射性固體廢物

放射性固體廢物指放射性核素含量超過國家規定限值的有害性固體廢棄物。常以輻射形式或 其他途徑進入人體而危害人體健康。

放射性固體廢渣主要來源於放射性礦物的加工以及放射性物質在核電站、工業、醫學和科學研究等方面 的利用過程和核武器的試驗等。

基本介紹

• 中文名：放射性固體廢物
• 外文名：radioactive solid waste
• 定義：含有放射性物質的固體廢物
• 來源：含鈾礦，加工廠等
• 種類：放射性廢液，核燃料元件
• 危害：傷害環境及人體
• 處理：焚燒埋藏、回收利用

介紹

放射性固 體廢渣主要來源於放射性礦物的加工以及放射性物質在核電站、工業、醫學和科學研究等方面的利用過程和核武器的試驗等。

鈾是目前核能 工業的主要原料，每生產1噸鈾約有200噸廢 渣產生，其中約含1.5×10貝可(400居里) 的鐳。一般反應堆每年約產生10～100米放 射性固體廢渣。同其他固體廢渣相似，放射性廢渣應先經回收後再進行處理。

隨著核能源的日益發展，放射性固體廢物量迅速增加，控制和防止環境中放射性污染，是保護環境的重要方面。

來源

①從含鈾礦石提取鈾的過程中產生的廢礦渣。②鈾精製廠、核燃料元件加工廠、反應堆、核燃料後處理廠以及使用放射性同位素研究、醫療等單位排出的沾有人工或天然放射性物質的各種器物。③放射性廢液經濃縮、固化處理形成的固體廢棄物。

危害

鈾礦開採為核燃料生產的第一個環節。鈾礦石種類繁多，凡含氧化鈾的平均品位為0.22%者屬於富礦，有工業開採價值的品位一般在0.05%以上。鈾常與其他金屬如釷、 釩、 鉬、銅、鎳、鉛、鈷、錫等共生,甚至在磷酸鹽岩、硫化礦物和煤中也有鈾。因此含鈾礦渣內不僅有放射性核素，而且可能有其他伴生的重金屬元素。

鈾礦石中所含的天然鈾，99.28%是鈾，其衰變後所產生的一系列放射性核素（鈾鐳系）。這些核素分別放出α、β或γ射線。其中鐳為重要的污染物，在水冶過程中，約有98%以上留在尾礦渣內，危害最大。氡為氣體，在通風不良的作業區，也容易造成危害。鐳的三種子體(釙、鉛、鉍）和釙均為固體，半衰期都較短，如在大氣中生成，會迅速附著在灰塵顆粒或其他固體物質的表面，從而延長飄浮的時間，進入人體後可能沉積於呼吸道和肺部。

處理方式

對放射性固體廢物採取的處理方式：

(1)深埋地下或裝入混凝土製的桶內投入海底。但非根本性控制污染的措施，隨著排出量的增加仍對人類造成重大的威脅；

(2)通過 焚燒使可燃性固體廢物體積減小10—15倍，有利於對放射性有機體的處理；

(3)使受放射性污染的設備、儀器、器材等鋼鐵製品等可用洗滌劑去污、再用噴塗法消除大面積的表面沾染，必要時熔化，使放射性元素固結在熔渣之內，以消除對環境的影響。

一般可對放射性固體廢物回收處理。方法是用硫酸浸提和離子交換。目前美國對含0.045% U₃O₈的標準尾礦作硫酸浸提，可將78%的鈾溶解回收。一般的放射性固體廢渣，在粉碎後經硫酸浸出將以離子交換柱吸收，然後用硝酸 銨溶液將放射性元素洗脫，再加鹼沉澱回收。 經回收後的殘渣如放射性小於0.2×10 希/小時，可不必採取特殊處理措施，如超過此標準，還需進行固化或用混凝土箱封閉，再作埋藏或投海處理。

鈾礦渣處置

鈾礦渣含有天然放射性元素。關於它的比放射性標準，國際上尚未作統一規定。中華人民共和國《放射防護規定》第三十一條規定：“比放射性大於1×10居里/公斤者，應按放射性廢物處理。”

迄今採用的處理含鈾尾礦渣的方法是堆放棄置，或者回填礦井。有些國家正在研究根本解決的方法。例如在水冶加工方面，提出地下浸出和就地堆浸技術，只把浸出液送往水冶廠提取金屬鈾。此外，還研究尾礦渣的固結和造粒技術；利用各種化學藥品和植被使尾礦壩層穩定。

受放射性沾污器物的處置　對於沾有人工或天然放射性核素的各種器物，就其比放射性的強弱分為高水平和中、低水平兩類；就其性質則區別為可燃性和非燃燒性兩種。這類固體廢物的主要的處理和處置方法是：

去污

受放射性沾污的設備、器皿、儀器等，如果使用適當的洗滌劑、絡合劑或其他溶液在一定部位擦拭或浸漬去污，大部分放射性物質可被清洗下來。這種處理，雖然又產生了需要處理的放射性廢液等，但若操作得當,體積可能縮小,經過去污的器物還能繼續使用。另外，採用電解和噴鍍方法也可消除某些被沾污表面的放射性。

壓縮

將可壓縮的放射性固體廢物裝進金屬或非金屬容器並用壓縮機緊壓。體積可顯著縮小，廢紙、破硬紙殼等可縮小到1/3至1/7。玻璃器皿先行破碎，金屬物件則先行切割，然後裝進容器壓縮,也可以縮小體積,便於運輸和貯存。

焚燒

可燃性固體廢物如紙、 布、 塑膠、木製品等，經過焚燒，體積一般能縮小到1/10至1/15，最高可達1/40。焚燒要在焚燒爐內進行。焚燒爐要防腐蝕，並要有完善的廢氣處理系統，以收集逸出的帶有放射性的微粒、揮發性氣溶膠和可溶性物質。焚燒後，放射性物質絕大部分聚積在灰燼中，殘餘灰分和餘燼要妥加管理以防被風吹散。已收集的灰燼一般裝入密封的金屬容器，或摻入水泥、瀝青和玻璃等介質中。焚燒法由於控制放射性污染面的要求很高，費用很大，實際套用受到一定限制。

埋藏

選擇埋藏地點的原則是：對環境的影響在容許範圍以內;能經常監督;該地區不得進行生產活動；埋藏在地溝或槽穴內能用土壤或混凝土覆蓋等。場地的地質條件須符合：①埋藏處沒有地表水；②埋藏地的地下水不通往地表水；③預先測得放射性在土壤內的滯留時間為數百年,其水文系統簡單並有可靠的預定滯留期;④埋藏地應高於最高地下水位數米。

有些國家認為天然鹽層比較適宜作為這種廢物的貯存庫。理由是鹽層的吸濕性良好，對容器的腐蝕性較小，易於開挖，時間久了，有可能形成密封的整體，對長期貯存更為安全。德意志聯邦共和國正在一座廢棄的阿瑟鹽礦進行試驗，美國國立橡樹嶺實驗室(ORNL)提出了理想的鹽穴貯藏庫的模型。

海洋處置

近海國家採用桶裝廢物擲進深水區和大陸架以外海域的海洋處置法。要求盛裝容器具有足夠的下沉重量，能經受住海底的碰撞，能抵禦深水區的高壓作用，並能防止腐蝕和減少放射性的浸出量。經過實踐認為，處置區必須遠離海岸、潮汐活動區和水產養殖場。此法對公海會造成潛在危害，國際上頗有爭議。

放射性廢液轉化成的固體廢物的處置　放射性廢液濃縮產物經過固化處理而轉化成的放射性固體廢物，一些國家傾向於採取埋藏的辦法處置，認為這樣能保證安全。依照所含放射性強度的自發熱情況，低水平廢物可直接埋在地溝內。中等水平的則埋藏在地下垂直的混凝土管或鋼管內。高水平固體廢物每立方米的自發熱量可達430千卡/小時以上，必須用多重屏障體系:第一層屏障是把廢物轉變成為一種惰性的、不溶的固化體，第二層屏障是將固化體放在穩定的、不滲透的容器中；第三層屏障是選擇在有利的地質條件下埋藏。

最終處置

放射性固體廢物管理的根本問題是最終處置。目前在探討中的高水平放射性廢物的最終處置方法有：將重要的放射性核素如銫、鍶、氪和碘等置於反應堆中照射，使之轉變成儘快衰變的短壽命核素或轉變成穩定性核素；利用遠程火箭將放射性物質運載到地球引力以外的太空中去；或是置於南極冰上，利用其釋放的熱能溶化冰塊形成一井穴而將廢物封錮等。這些構想，涉及國際條約，並且有技術和經濟上的困難，近期內難於實現。

放射性固體廢物的回收利用

對於鈾礦石和廢礦渣，主要是提高鈾、鐳等資源的回收率和回收提煉過程中所使用的化學藥品等。至於大量裂變產物和一些超鈾元素的回收必須先把它們從廢液或灰燼的浸出液中分離，然後根據核素的性質和豐度分別或統一純化,作為能源輻照源或其他熱源、光源等使用，也可考慮把高水平的放射性固體廢物製成固體輻射源，用於工業、農業及衛生方面。