第三章放射性废物的产生和废物最小化.ppt
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危险废物和放射性固体废物的管理ppt课件
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2.3 核素对人体的损害-辐射损害的类型
(Types of Radiation Demage)
躯体效应：是指损伤显现在受照者身上的生物效应。
遗传效应：是指因生殖细胞受照后生成突变而显现在受
照者后代身上的生物效应。
当生殖细胞受照时，细胞中的基因或染色体会发生变异，其 中包括基因突变、染色体变形或染色体的数量改变，因而导 致遗传疾病发生率增高，对受照者的后代造成不利的影响。
本底监测井 污染监测井 污染扩散井
•E、气体监测；
•F、最终覆盖层的稳定性监测。
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1 安全土地填埋
与卫生土地填埋的主要区别
•①安全土地填埋场衬里的渗透系数小于10-8cm/s； 卫生土地填埋场衬里的渗透系数小于10-7cm/s；
•②安全土地填埋法是一种专门用于消纳特殊废物的处 理方法，其处理对象是化工废物、核废物、有毒废物等 特殊废物。而卫生土地填埋主要处理城市垃圾 。
生，或者说效应的发生是存在剂量阈值
的。其效应的严重程度因受照剂量的大
小而异，如白内障、皮肤辐射损伤、红
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C、放射性衰变速率方程及放射性活度
衰变速率微分方程：
-dN/dt=λN
•放射性半衰期是指处于某一特定能态的放射性原子核的数目 或活度衰减到原来大小的一半所需的时间。用T1/2表示。
T1/2=ln2/λ=0.693/λ
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放射性活度A (Radioactive Activity)： 单位是贝可，符号Bq
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放射性废物管理内容和原则
第一章 放射性废物管理内容和原则
放射性废物管理的组织机构 行业主管：国家国防科工局 最高安全监管：环保部国家核安全局 环境监测：省市县环保部门
主要产生和管理部门：中核集团公司 直接责任者：企业法人
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
国家法规、标准： 《放射性废物安全监督管理规定》 《放射环境管理办法》 《放射环境管理实施细则》 《建设城市放射性废物库的暂行规定》 《城市放射性废物管理办法》 《中低水平放射性废物库处置的环境政策》 《放射性废物管理规定》 《放射性废物分类标准》
放射性衰变指数规律
放射性废 物处理与处置
自身衰变：
15P32→16S32十－1e0+
核反应嬗变： 4Be9＋2He4→6C12+0n1+Q*
235 92
U 01 n 15461 Ba
92 36
Kr
301
n
放射性废物处理与处置
分散稀释：废气排放、废液排放
浓集隔离：沉淀、过滤、吸附、蒸发、
固化、埋藏
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
1.1放射性废物管理内容 全过程的优化管理：产生、预处理、处
理、整备、运输、 贮存和处置。 放射性废物管理以“安全”为目的，
“处置”为核心。 宗旨：废物最小化——拿出豁免的废物，
可再利用的物料、能循环使用的物料。
放射性废物处理与处置
境影响。及时交换信息和保证越境转移条件。
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
（4）保护后代：后代的健康。 （5）给后代的负担：不给后代造成不适当
的负担。应尽量不依赖于长期对处置场 的监测和对放射性废物进行回取。 （6）国家法律框架：放射。
放射性废物管理的组织机构 行业主管：国家国防科工局 最高安全监管：环保部国家核安全局 环境监测：省市县环保部门
主要产生和管理部门：中核集团公司 直接责任者：企业法人
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
国家法规、标准： 《放射性废物安全监督管理规定》 《放射环境管理办法》 《放射环境管理实施细则》 《建设城市放射性废物库的暂行规定》 《城市放射性废物管理办法》 《中低水平放射性废物库处置的环境政策》 《放射性废物管理规定》 《放射性废物分类标准》
放射性衰变指数规律
放射性废 物处理与处置
自身衰变：
15P32→16S32十－1e0+
核反应嬗变： 4Be9＋2He4→6C12+0n1+Q*
235 92
U 01 n 15461 Ba
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Kr
301
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放射性废物处理与处置
分散稀释：废气排放、废液排放
浓集隔离：沉淀、过滤、吸附、蒸发、
固化、埋藏
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
1.1放射性废物管理内容 全过程的优化管理：产生、预处理、处
理、整备、运输、 贮存和处置。 放射性废物管理以“安全”为目的，
“处置”为核心。 宗旨：废物最小化——拿出豁免的废物，
可再利用的物料、能循环使用的物料。
放射性废物处理与处置
境影响。及时交换信息和保证越境转移条件。
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
（4）保护后代：后代的健康。 （5）给后代的负担：不给后代造成不适当
的负担。应尽量不依赖于长期对处置场 的监测和对放射性废物进行回取。 （6）国家法律框架：放射。
放射性废物分类、产生及最小化
1、优化管理
建立放射性管理机构 制定管理程序 进行放射性废物管理相关知识培训 控制区严格管理
2、减少废物源项
设计和建造时考虑废物最小化 减少气载废物产生量 减少液体废物产生量 减少固体废物产生量
3、废物再利用和再循环
劳保用品重复利用 反应堆、回路水重复使用 放射性废液经处理后复用
排放限值＜Av≤4×106
中放
4×106＜Av≤4×1010
高放
Av > 4×1010
【注】排放限值：审管部门规定的限值和要求。如DIC公众：公众导出食入浓 度，年摄入量限值除以参考人一年食入水量800 kg。
固体废物的分类
名称 类别
T1/2 ≤60d 60d＜T1/2≤5a 5a＜ T1/2 ≤30a T1/2 ＞ 30a α废物
1对各种废物都规定有放射性浓度（或比活度）的 下限值，用以确定该种废物是否属于放射性废物。 2放射性废物按其物理性状分为气载废物，液体废 物和固体废物三类。 3放射性气载废物按其放射性浓度水平分为不同的 等级。放射性浓度以Bq/m3 表示。 4放射性液体废物按其放射性浓度水平分为不同的 等级，放射性浓度以Bq/L表示。 5放射性固体废物首先按其所含核素的半衰期长短 分为四种，然后按其放射性比活度水平分为不同 的等级。放射性比活度以Bq/kg表示。
元 件 制 造
核 反 应 堆
化 工 后 处 理
核 武 器 生 产
核 设 施 退 役
核 反 应 堆
化 工 后 处 理
乏 燃 料 贮 存
核技术利用产生的放射性废物
核技术利用放射性废物
医学
农业
工业பைடு நூலகம்
其他
医 疗 诊 治
医 药 研 制
放射性污染ppt课件
用化学或物理方法除去沉积在核设施结构材料或设备内外表面上的放射性物质bqaibq76第五节放射性污染去污技术为设备退役便于手动拆卸其他目的事故处理经济目的77核设施去污技术的选择原则效益方面辐射安全去污效率经济效益废物的最少化工艺类型化学去污人工和机械去污电抛光去污超声去污78化学去污常用试剂
第 五章
肺
0.12
40
6.集体剂量当量ST与 集体有效剂量S
• 集体剂量当量：辐射给予某一群体产生的效应是各个单一组 分所受的剂量当量之总和。剂量当量与集体剂量当量的区别 在于，前者用于单个生物体，后者则用于群体。
• 集体有效剂量：受到相同照射的亚组人数与其相应的有效剂 量当量相乘积的总和 。
41
7.待积剂量当量H50.T
• 自由基反应能不断地生成新自由基，继续与原反应物起反应， 形成连锁反应，使生物分子损伤的数量不断扩大，直到出现 歧化反应，生成两个稳定分子。
21
电离辐射对DNA的作用
• DNA是细胞增殖、遗传的物质基础，是 引起细胞生化、生理改变的关键性物质。
• DNA是电离辐射作用的靶分子，在细胞 辐射损伤中起重要作用。
• 人体某一器官或组织由于单次摄入某种放射 性核素，其后50年内将要累积的剂量当量。
H50,T
t0 50 H (t)dt
t0
H(t)为t时间T组织所接受的剂量当量率
t0为摄入时刻，50表示终身工作年限。 待积剂量当量的单位为Sv或rem。
42
二、辐射防护有关的量与概念
（一）与辐射防护有关的概念 – 危险度：某个组织或器官接收单位剂量照射后引起
9
贫铀弹 -- 科索沃战争、伊拉克
• 贫铀弹以贫化铀为主要原料制成，贫化铀是天然铀矿经富集、提取核 反应堆和核武器用的放射性铀—235后剩余的副产品，具有重金属的化 学毒性，可发出α、β和γ射线。
第 五章
肺
0.12
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6.集体剂量当量ST与 集体有效剂量S
• 集体剂量当量：辐射给予某一群体产生的效应是各个单一组 分所受的剂量当量之总和。剂量当量与集体剂量当量的区别 在于，前者用于单个生物体，后者则用于群体。
• 集体有效剂量：受到相同照射的亚组人数与其相应的有效剂 量当量相乘积的总和 。
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7.待积剂量当量H50.T
• 自由基反应能不断地生成新自由基，继续与原反应物起反应， 形成连锁反应，使生物分子损伤的数量不断扩大，直到出现 歧化反应，生成两个稳定分子。
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电离辐射对DNA的作用
• DNA是细胞增殖、遗传的物质基础，是 引起细胞生化、生理改变的关键性物质。
• DNA是电离辐射作用的靶分子，在细胞 辐射损伤中起重要作用。
• 人体某一器官或组织由于单次摄入某种放射 性核素，其后50年内将要累积的剂量当量。
H50,T
t0 50 H (t)dt
t0
H(t)为t时间T组织所接受的剂量当量率
t0为摄入时刻，50表示终身工作年限。 待积剂量当量的单位为Sv或rem。
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二、辐射防护有关的量与概念
（一）与辐射防护有关的概念 – 危险度：某个组织或器官接收单位剂量照射后引起
9
贫铀弹 -- 科索沃战争、伊拉克
• 贫铀弹以贫化铀为主要原料制成，贫化铀是天然铀矿经富集、提取核 反应堆和核武器用的放射性铀—235后剩余的副产品，具有重金属的化 学毒性，可发出α、β和γ射线。
第一章-放射性废物管理内容和原则
切尔诺贝利核电站事故示意图
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
切尔诺贝利核电站事故后果
现场消防人员和厂内职工有几十人受到可能致死 剂量的照射，31人在数周内急性死亡，包括非辐 射原因致死的3人。有237人得急性放射病，其中 有14人在10年内死亡。400万人受到低剂量辐射。 参加事故应急处理的清理人员20万人，平均每人 接受辐射剂量约100mSv(少数达500mSv) ；从 30km半径范围内撤离的居民13.5万人，平均每人 接受辐射剂量10-20mSv，远高于公众的规定限值 1mSv／a。
切尔诺贝利核电站的“石棺”
切尔诺贝利核电站处置方案之一
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
（4）研究和开发 （5）文件化和数据库 （6）人员培训和资格认定 确保废物的管理工作人员有必要的知识 和技能。 （7）应急计划 针对有重大潜在危害因素的活动。 （8）有组织的控制
核反应嬗变： 4Be ＋2He →6C +0n +Q* 9 4 12 1
235 92
U n Ba Kr 3 n
1 0 141 56 92 36 1 0
放射性废物处理与处置
分散稀释：废气排放、废液排放 浓集隔离：沉淀、过滤、吸附、蒸发、 固化、埋藏
放射性废物处理与处置
第一章 放射性废物管理内容和原则
放射性废物处理与处置
李全伟
西南科技大学国防科技学院 核废物与环境安全国防重点学科实验室
目录一
课程安排：48/36学时－8/6周 第一章 放射性废物管理内容和原则 第二章 放射性废物的分类 第三章 放射性废物的产生和废物最小化 第四章 气载和液体低中放废物的处理 第五章 废物的减容处理——焚烧和压实 第六章 低中放废物固化技术 第七章 高放废液的固化与分离
《处理与处置》(3)废物产生和最小化
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废水 露天开采废水、地下采矿废水、铀矿石 堆废水及冲洗车辆水、废石场废水 开采1t铀矿石产生0.5～5t废水，铀浓度 0.2～5mg/L，比正常本底高4～100倍。 处理方法：①石灰石中和沉淀法除铀； ②离子交换法除铀；③软锰矿吸附法除 镭；④重晶石吸附法除镭等。
二氧化铀陶瓷芯块
钚-239
轻水堆的燃料组件
乏燃料元件的运输
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
元件制造产生的废物 含铀固渣 制造混合氧化物燃料元件（MOX）所产 生的钚污染废物，要作长寿命放射性废 物处置。
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
燃料元件制造 包含核燃料的最小独立结构单元称作燃料元件。 研究设计：涉及核物理、裂变物理、固体物理、 传热学和质量转移理论、材料科学、化学、固 体和流体力学等综合知识。 制造检测：一般由芯体和包壳组成。长期在强 辐射、高温、高压、高流速的环境下工作，对 芯体和包壳材料、结构和使用寿命有很高的要 求。
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀转化：六氟化铀的生产和转化 从铀水冶厂来的U3O8原料，从后处理厂 来的硝酸铀酰溶液或三碳酸铀酰铵原料。 第一步：用氢气还原六价铀 U3O8 ＋2H2＝3UO2 ＋2H2O 第二步：把UO2氢氟化为四氟化铀UF4
UO2 4 HF UF4 2H 2O
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
放射性物质在国民经济中的应用而产生的放射 性废物： 核燃料循环前段废物 反应堆运行废物 核燃料循环后段废物 核设施退役废物 放射性同位素和核技术利用废物 伴生放射性矿废物
放射性废物的治理课件
常用的固化方法有：水泥固化、沥青固化、罐 内蒸发固化、煅烧固化和玻璃固化等。
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第三节 气载放射性废物的治理
气载放射性废物：
指那些呈气态或蒸气状态的放射性污染物和均匀分 布在空气中的放射性悬浮物如放射性气溶胶和粉尘等。
放射性气溶胶：
指放射性物质的微粒在10-3～10-1μm之间，并较均 匀地分散在气相时，这种体系称之为放射性气溶胶。
PPT学习交流
15
气载放射性废物的特点： 可造成更大范围的污染，对周围环境的影响难
以控制和预测。
气载放射性废物的处理原则： 采用除尘设备将放射性废气进行分离或过滤
和采用化学吸附、吸收等方法将废气中放射性部分 转化为液体或固体废物，然后再进一步处理，减少 大气中的放射性污染，使排出的放射性物质得到充 分地稀释和扩散，防止超过容许浓度的空气污染， 保障人类的健康。
“中水平”，相对的放射性水平为3.7×107Bq·L-1量级的废液；
“低水平”，相对的放射性水平为3.7×104Bq·L-1量级的废液。
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9
一、低放射性废液的处理
（一）凝聚沉淀法 （二）离子交换法 （三） 电渗析和反渗透法 （四）蒸发法 （五）生物化学处理法 （六）贮存衰变
PPT学习交流
PPT学习交流
3
放射性废物的特点：
它们不能用任何物理的、化学的或生物学等处 理方法来改变其放射性的本质，而只能靠其自然衰 变。因此，它们与一般的工业废物有着根本的区别。
放射性废物治理的目的：
保护人类健康和环境、使放射性废物的体积、 重量以及废物中所含的放射性核素合理地达到最少 化和安全化，不给后代带来不适当的负担或潜在影
放 射 性 废 物 的 治 理
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第三节 气载放射性废物的治理
气载放射性废物：
指那些呈气态或蒸气状态的放射性污染物和均匀分 布在空气中的放射性悬浮物如放射性气溶胶和粉尘等。
放射性气溶胶：
指放射性物质的微粒在10-3～10-1μm之间，并较均 匀地分散在气相时，这种体系称之为放射性气溶胶。
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气载放射性废物的特点： 可造成更大范围的污染，对周围环境的影响难
以控制和预测。
气载放射性废物的处理原则： 采用除尘设备将放射性废气进行分离或过滤
和采用化学吸附、吸收等方法将废气中放射性部分 转化为液体或固体废物，然后再进一步处理，减少 大气中的放射性污染，使排出的放射性物质得到充 分地稀释和扩散，防止超过容许浓度的空气污染， 保障人类的健康。
“中水平”，相对的放射性水平为3.7×107Bq·L-1量级的废液；
“低水平”，相对的放射性水平为3.7×104Bq·L-1量级的废液。
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一、低放射性废液的处理
（一）凝聚沉淀法 （二）离子交换法 （三） 电渗析和反渗透法 （四）蒸发法 （五）生物化学处理法 （六）贮存衰变
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3
放射性废物的特点：
它们不能用任何物理的、化学的或生物学等处 理方法来改变其放射性的本质，而只能靠其自然衰 变。因此，它们与一般的工业废物有着根本的区别。
放射性废物治理的目的：
保护人类健康和环境、使放射性废物的体积、 重量以及废物中所含的放射性核素合理地达到最少 化和安全化，不给后代带来不适当的负担或潜在影
放 射 性 废 物 的 治 理
放射性废弃物ppt课件
自由基、强氧化剂和活化分子 自由基和强氧化剂与细胞的有机分子核酸、蛋白质、多糖、
膜的不饱和脂质、酶等作用，使化学键断裂、组成遭受破坏 辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用
11
放的细胞达到一定数量时，会导致人体器 官组织发生疾病，最终可能导致人体死亡
遗传效应
极重度损伤，引起极重度放射性病，死亡率很高。多次吐、 泻，休克，白细胞数急剧下降。核事故和原子弹爆炸的核 辐射都会造成人员的立即死亡或重度损伤
14
15
放射性危害的种类
随机效应
随机性效应指辐射损害发生率与剂量大小有关，严重程 度与剂量无关，可能不存在剂量阈值的生物效应
非随机效应
非随机性效应指辐射损害的严重程度随剂量变化，存在 着剂量阈值的生物效应。
低水平放射物：X 0.2R/h
不必采用特殊防护
中水平放射物: 0.2R/h < X 2R/h
薄层砼或铅屏蔽防护
高水平放射物: X > 2R/h
需要特殊防护
放射物
注： R为照射量单位伦琴
8
放射原理
原子是保持化学元素性质的最小单位 原子由原子核和核外电子组成 放射性核素自发地改变结
21
放射性事故分级
22
放射性事故案例
23
放射性事故案例
2008年4月11日下午13：40左右，山西省亨泽辐照 科技有限公司发生一起超剂量照射事故，事故放射 源为钴-60，活度为1.7万居里。由于违规操作不满 足安全要求的辐照装置，5名工作人员在未将放射 源降至安全位置的情况下，携带剂量仪（后经调查， 该仪表不能正常使用）进入辐照室工作，受到超剂 量照射。
r为照射量单位伦琴原子是保持化学元素性质的最小单位原子由原子核和核外电子组成放射性核素自发地改变结构形成另一种核素的过程称为放射射线是由高速运动的氦原子核组成的电离作用大贯穿本领小空气中几个厘米射线是高速运动的电子流电离作用下贯穿本领大空气中几十米射线电离作用较大贯穿本领极强在空气中可以贯穿几百米10辐射的电离和激发能力造成的辐射先将辐照机体内的水分子电离和激发产生性质活泼的自由基强氧化剂和活化分子自由基和强氧化剂与细胞的有机分子核酸蛋白质多糖膜的不饱和脂质酶等作用使化学键断裂组成遭受破坏辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用11躯体效应当被灭活的细胞达到一定数量时会导致人体器官组织发生疾病最终可能导致人体死亡遗传效应辐射可导致遗传基因发生突变当生殖细胞中的dna受到损伤时后代继承母体改变了的基因导致有缺陷的后代12轻度损伤可能发生轻度急性放射病如乏力不适食欲减退中度损伤能引起中度急性放射病如头昏乏力恶心有呕吐白细胞数下降13重度损伤能引起重度急性放射病虽经治疗但受照者有50可能在30天内死亡其余50能恢复
膜的不饱和脂质、酶等作用，使化学键断裂、组成遭受破坏 辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用
11
放的细胞达到一定数量时，会导致人体器 官组织发生疾病，最终可能导致人体死亡
遗传效应
极重度损伤，引起极重度放射性病，死亡率很高。多次吐、 泻，休克，白细胞数急剧下降。核事故和原子弹爆炸的核 辐射都会造成人员的立即死亡或重度损伤
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放射性危害的种类
随机效应
随机性效应指辐射损害发生率与剂量大小有关，严重程 度与剂量无关，可能不存在剂量阈值的生物效应
非随机效应
非随机性效应指辐射损害的严重程度随剂量变化，存在 着剂量阈值的生物效应。
低水平放射物：X 0.2R/h
不必采用特殊防护
中水平放射物: 0.2R/h < X 2R/h
薄层砼或铅屏蔽防护
高水平放射物: X > 2R/h
需要特殊防护
放射物
注： R为照射量单位伦琴
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放射原理
原子是保持化学元素性质的最小单位 原子由原子核和核外电子组成 放射性核素自发地改变结
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放射性事故分级
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放射性事故案例
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放射性事故案例
2008年4月11日下午13：40左右，山西省亨泽辐照 科技有限公司发生一起超剂量照射事故，事故放射 源为钴-60，活度为1.7万居里。由于违规操作不满 足安全要求的辐照装置，5名工作人员在未将放射 源降至安全位置的情况下，携带剂量仪（后经调查， 该仪表不能正常使用）进入辐照室工作，受到超剂 量照射。
r为照射量单位伦琴原子是保持化学元素性质的最小单位原子由原子核和核外电子组成放射性核素自发地改变结构形成另一种核素的过程称为放射射线是由高速运动的氦原子核组成的电离作用大贯穿本领小空气中几个厘米射线是高速运动的电子流电离作用下贯穿本领大空气中几十米射线电离作用较大贯穿本领极强在空气中可以贯穿几百米10辐射的电离和激发能力造成的辐射先将辐照机体内的水分子电离和激发产生性质活泼的自由基强氧化剂和活化分子自由基和强氧化剂与细胞的有机分子核酸蛋白质多糖膜的不饱和脂质酶等作用使化学键断裂组成遭受破坏辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用11躯体效应当被灭活的细胞达到一定数量时会导致人体器官组织发生疾病最终可能导致人体死亡遗传效应辐射可导致遗传基因发生突变当生殖细胞中的dna受到损伤时后代继承母体改变了的基因导致有缺陷的后代12轻度损伤可能发生轻度急性放射病如乏力不适食欲减退中度损伤能引起中度急性放射病如头昏乏力恶心有呕吐白细胞数下降13重度损伤能引起重度急性放射病虽经治疗但受照者有50可能在30天内死亡其余50能恢复
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注：U3O8是由UO2和UO3复合而成的同素异价氧化物。
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
第三步：用氟气把UF4氟化为六氟化铀UF6
UF4 F2 UF6
六氟化铀氢气还原为四氟化铀：
UF6 H2 UF4 2HF
四氟化铀水解为二氧化铀：
UF4 2H2O UO2 4HF
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废气 氡及氡子体、放射性气溶胶、铀尘
措施：除尘降氡，建立良好通风系统， 采取湿式作业
氡的照射是人受天然辐射照射最重要的 来源。氡及其短寿命子体对人体产生内 照剂量的主要途径是吸入并沉积在呼吸 道内，由它发射的α粒子对气管支气管上 皮基底细胞产生很大的照射剂量。
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀转化：六氟化铀的生产和转化 从铀水冶厂来的U3O8原料，从后处理厂
来的硝酸铀酰溶液或三碳酸铀酰铵原料。 第一步：用氢气还原六价铀
U3O8 ＋2H2＝3UO2 ＋2H2O 第二步：把UO2氢氟化为四氟化铀UF4
UO2 4HF UF4 2H2O
放射性废物处理与处置
李全伟
西南科技大学国防科技学院 核废物与环境安全国防重点学科实验室
目录一
课程安排：48/36学时－8/6周 第一章 放射性废物管理内容和原则 第二章 放射性废物的分类 第三章 放射性废物的产生和废物最小化 第四章 气载和液体低中放废物的处理 第五章 废物的减容处理——焚烧和压实 第六章 低中放废物固化技术 第七章 高放废液的固化与分离
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废水
露天开采废水、地下采矿废水、铀矿石 堆废水及冲洗车辆水、废石场废水
开采1t铀矿石产生0.5～5t废水，铀浓度 0.2～5mg/L，比正常本底高4～100倍。
处理方法：①石灰石中和沉淀法除铀； ②离子交换法除铀；③软锰矿吸附法除 镭；④重晶石吸附法除镭等。
内容提要 3、放射性废物的产生和废物最小化（p24~50） 3.1核燃料循环前段废物 3.2反应堆运行废物 3.3核燃料循环后段废物 3.4核设施退役废物 3.5放射性同位素和核技术利用废物与伴生放
射性矿废物 3.6废物最小化
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀矿开采 露天铀矿场
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
地浸、堆浸和原地爆破浸出法 地浸向地下注入大量化学试剂，可能会
污染地下水和周围环境。 严格设计，及时封闭和地下环境恢复。
堆浸提铀现场
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀水冶
尾矿砂：铀浸出率约为95%，5%的铀残 留在尾砂中，处理1t铀矿石产生1.1～1.2t 尾砂，不属于放射性废物，但释放氡气， 作为一类特殊废物应建坝存放。
制、铀转换、铀富集和燃料元件制造。 铀矿开采 废石 废气 废水
蕴藏巨大能量的铀矿石
核燃料循环前段流程图
金属铀
采矿和水冶
黄饼 精制
天然UO2
UF4
UO2/UO3
转换
UF6 富集
低浓铀或高浓铀
燃料元件制造
燃料组件 反应堆运行
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废石
伊朗伊斯法罕 的铀转化工厂
伊朗纳坦兹 铀浓缩工厂
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀转化的废物 主要是固体CaF2，此外还有含CaF2、Ca
（OH）2和少量铀的泥浆废物，CaF2含铀 量很低，但体积较大，经审管部门批准 可作一般工业废物处理。
武器级铀-235制造的原子弹
放射性物质在国民经济中的应用而产生的放射 性废物：
核燃料循环前段废物 反应堆运行废物 核燃料循环后段废物 核设施退役废物 放射性同位素和核技术利用废物 伴生放射性矿废物
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
3.1核燃料循环前段废物 “前处理”：铀矿开采、铀水冶、铀精
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀的富集 铀-235和铀-238，化学性质相同，仅在质量上
有微小的差别，只能利用因质量不同而引起的 效应，如速度效应、离心力效应和电磁效应来 使同位素分离。 （1）气体扩散法 （2）离心机法 （3）激光分离法 早期36学时－8/6周 第八章 放射性污染的去污 第九章 核设施的退役 第十章 低、中放和极低放废物的处置 第十一章 高放废物处置 第十二章 核电站废物的处理 第十三章 核技术利用废物和废旧放射源的管理
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
采矿产生的废石：露天开采1t铀矿石产生4～6t， 地下采掘产生0.5～1.2t；
选矿产生的废石：放选法废石率为15%～30%
废石中含铀量为（1～3）×10-4g/g，比正常土 壤天然本底高4～10倍；表面γ辐照剂量率为 （77～200）×10-8Gy/h，高3～15倍；废石表 面氡析出率为（7～200）×10-2Bq/（m2·s）， 高5～70倍。
水冶废水：处理1t铀矿石产生5～8t废水， 石灰乳中和法外，离子交换树脂除铀，吸 附剂除镭。
水冶废气：铀尘、氡、气溶胶
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀精制 工艺方法：将铀化学浓缩物提纯和铀氧化物制
备的工艺阶段称为铀的精制。纯化的方法有溶 剂萃取法、离子交换法和分步结晶法等。磷酸 三丁酯（TBP）萃取法是典型的精制工艺。 精制产品：硝酸铀酰UO2（NO3）2、重铀酸铵 （NH4）2U2O7、三碳酸铀酰铵（NH4）4[UO2 （CO3）3]、八氧化三铀U3O8等。 铀精制产生少量含天然铀低放废物。
美国早期电磁分离装置
Y12 电 磁 分 离 设 施 的 女 操 作 人 员
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
第三步：用氟气把UF4氟化为六氟化铀UF6
UF4 F2 UF6
六氟化铀氢气还原为四氟化铀：
UF6 H2 UF4 2HF
四氟化铀水解为二氧化铀：
UF4 2H2O UO2 4HF
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废气 氡及氡子体、放射性气溶胶、铀尘
措施：除尘降氡，建立良好通风系统， 采取湿式作业
氡的照射是人受天然辐射照射最重要的 来源。氡及其短寿命子体对人体产生内 照剂量的主要途径是吸入并沉积在呼吸 道内，由它发射的α粒子对气管支气管上 皮基底细胞产生很大的照射剂量。
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀转化：六氟化铀的生产和转化 从铀水冶厂来的U3O8原料，从后处理厂
来的硝酸铀酰溶液或三碳酸铀酰铵原料。 第一步：用氢气还原六价铀
U3O8 ＋2H2＝3UO2 ＋2H2O 第二步：把UO2氢氟化为四氟化铀UF4
UO2 4HF UF4 2H2O
放射性废物处理与处置
李全伟
西南科技大学国防科技学院 核废物与环境安全国防重点学科实验室
目录一
课程安排：48/36学时－8/6周 第一章 放射性废物管理内容和原则 第二章 放射性废物的分类 第三章 放射性废物的产生和废物最小化 第四章 气载和液体低中放废物的处理 第五章 废物的减容处理——焚烧和压实 第六章 低中放废物固化技术 第七章 高放废液的固化与分离
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废水
露天开采废水、地下采矿废水、铀矿石 堆废水及冲洗车辆水、废石场废水
开采1t铀矿石产生0.5～5t废水，铀浓度 0.2～5mg/L，比正常本底高4～100倍。
处理方法：①石灰石中和沉淀法除铀； ②离子交换法除铀；③软锰矿吸附法除 镭；④重晶石吸附法除镭等。
内容提要 3、放射性废物的产生和废物最小化（p24~50） 3.1核燃料循环前段废物 3.2反应堆运行废物 3.3核燃料循环后段废物 3.4核设施退役废物 3.5放射性同位素和核技术利用废物与伴生放
射性矿废物 3.6废物最小化
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀矿开采 露天铀矿场
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
地浸、堆浸和原地爆破浸出法 地浸向地下注入大量化学试剂，可能会
污染地下水和周围环境。 严格设计，及时封闭和地下环境恢复。
堆浸提铀现场
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀水冶
尾矿砂：铀浸出率约为95%，5%的铀残 留在尾砂中，处理1t铀矿石产生1.1～1.2t 尾砂，不属于放射性废物，但释放氡气， 作为一类特殊废物应建坝存放。
制、铀转换、铀富集和燃料元件制造。 铀矿开采 废石 废气 废水
蕴藏巨大能量的铀矿石
核燃料循环前段流程图
金属铀
采矿和水冶
黄饼 精制
天然UO2
UF4
UO2/UO3
转换
UF6 富集
低浓铀或高浓铀
燃料元件制造
燃料组件 反应堆运行
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
废石
伊朗伊斯法罕 的铀转化工厂
伊朗纳坦兹 铀浓缩工厂
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀转化的废物 主要是固体CaF2，此外还有含CaF2、Ca
（OH）2和少量铀的泥浆废物，CaF2含铀 量很低，但体积较大，经审管部门批准 可作一般工业废物处理。
武器级铀-235制造的原子弹
放射性物质在国民经济中的应用而产生的放射 性废物：
核燃料循环前段废物 反应堆运行废物 核燃料循环后段废物 核设施退役废物 放射性同位素和核技术利用废物 伴生放射性矿废物
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
3.1核燃料循环前段废物 “前处理”：铀矿开采、铀水冶、铀精
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀的富集 铀-235和铀-238，化学性质相同，仅在质量上
有微小的差别，只能利用因质量不同而引起的 效应，如速度效应、离心力效应和电磁效应来 使同位素分离。 （1）气体扩散法 （2）离心机法 （3）激光分离法 早期36学时－8/6周 第八章 放射性污染的去污 第九章 核设施的退役 第十章 低、中放和极低放废物的处置 第十一章 高放废物处置 第十二章 核电站废物的处理 第十三章 核技术利用废物和废旧放射源的管理
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
采矿产生的废石：露天开采1t铀矿石产生4～6t， 地下采掘产生0.5～1.2t；
选矿产生的废石：放选法废石率为15%～30%
废石中含铀量为（1～3）×10-4g/g，比正常土 壤天然本底高4～10倍；表面γ辐照剂量率为 （77～200）×10-8Gy/h，高3～15倍；废石表 面氡析出率为（7～200）×10-2Bq/（m2·s）， 高5～70倍。
水冶废水：处理1t铀矿石产生5～8t废水， 石灰乳中和法外，离子交换树脂除铀，吸 附剂除镭。
水冶废气：铀尘、氡、气溶胶
放射性废物处理与处置
第三章 放射性废物的产生和废物最小化
铀精制 工艺方法：将铀化学浓缩物提纯和铀氧化物制
备的工艺阶段称为铀的精制。纯化的方法有溶 剂萃取法、离子交换法和分步结晶法等。磷酸 三丁酯（TBP）萃取法是典型的精制工艺。 精制产品：硝酸铀酰UO2（NO3）2、重铀酸铵 （NH4）2U2O7、三碳酸铀酰铵（NH4）4[UO2 （CO3）3]、八氧化三铀U3O8等。 铀精制产生少量含天然铀低放废物。
美国早期电磁分离装置
Y12 电 磁 分 离 设 施 的 女 操 作 人 员