城市放射性废物库设计探讨

张伯明，张蕊雪，王凤英

(江苏省辐射环境监测管理站，南京 210036)

城市放射性废物库设计探讨

张伯明，张蕊雪，王凤英

(江苏省辐射环境监测管理站，南京 210036)

针对江苏省放射性废物的特点，提出城市放射性废物库库型、吊装工具、防洪抗震、安全防御及污染防治等方面的设计方案，既保证江苏省放射性废物和废旧放射源能得到安全收贮，又确保库区环境不受污染，促进江苏省核技术利用企业的发展。

放射性;废物库;设计

1 前言

江苏省是核技术利用大省，全省共有涉源单位千余家，在用放射源8000余枚，每年产生废旧放射源约300枚，废物3～5t。省城市放射性废物库1992年建成，截止2008年6月份，已安全收贮了全省闲置、废弃的放射源6690枚和14.2t废物，为消除放射性废物和废旧放射源的安全隐患作出了巨大贡献，但也逐渐暴露出库容小、结构不合理、配套不完善等缺陷。根据国家发改委办公厅《关于全国放射性废物库建设部分子项工程概算核定意见的复函》(发改办投资〔2006〕23381号)和省发展改革委《关于江苏省城市放射性废物库迁建及配套实验楼工程初步设计的批复》 (苏发改投资发〔2008〕274号)有关批复精神，2008年新的省城市放射性废物库在句容新建。

2 源项调查

根据核技术利用放射性废物的特点及对江苏省放射性废物及放射源调查的结果，放射性废物库收贮的放射性废物主要有以下4种类型。

(1)废旧放射源

废旧放射源包括α源、β源、γ源和中子源，主要有:137Cs、60Co、90Sr、241Am、85Kr、226Ra、131Ba、106Ru、63Ni等20余种放射性核素。其中最常见的是137Cs、60Co、90Sr、241Am等，单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属和非金属材料，如工作服、劳保用品、纸张、棉纱、布料、塑料和玻璃器皿等，还包括桶装和罐装放射性固化体，所含的主要污染核素包括90Sr、137Cs、125I、131I及其他短寿命核素。

(3)放射性污染的工具设备

这类废物主要有污染的仪表、管道、手套箱、工作台等工具设备以及过滤芯子，其中所含的核素主要为90Sr、137Cs、238U、232Th等。

(4)实验用动物尸体和植株

主要来自卫生、医疗、防疫、军事等科研部门，如实验用鼠、猴尸体及植株，其中所含的主要核素为90Sr、125I、3H、147Pm等。

表1 放射性废物和废旧放射源中常见核素的辐射特性

3 废物库设计

放射性废物库废物贮存按原则上不超过5年管理，废物库安全运行期50年。建筑面积1341m2，有效容积为1200m3，还包括办公、生活用房、实验室、变配电室、水泵房、消防水池、洗消等配套设施。

3.1 库型设计

为了安全、有效地贮存核技术应用产生的放射性废物及废旧放射源，并方便废物的回取和转运，同时考虑到库址的环境特点，设计采用半地下式库，废物库坑和废源库坑分区建设，库坑盖板为预制钢筋混凝土结构。

为了使放射性废物与废放射源的贮存既有统一性又有独立性，且便于操作管理、运行等，废物库内将废物和废源进行分区布置、存贮。靠近废物装卸厅贮存源强小、半衰期短的废物或废源，远离废物装卸厅贮存源强大、半衰期长的废物或废源，以有利于废物的回送，又尽可能减少工作人员的照射危害。废源区分为强源坑和弱源坑。废物区域分为三个相应的小分区。其中:废物一区用于贮存含有长半衰期 (T1/2＞5a)或比活度较大的放射性废物;废物二区用于贮存含有中等半衰期 (60d＜T1/2≤5a)或中等比活度核素废物。

江苏省放射性废物库存贮坑总计40个，总容积为 1722.7 m3。总有效库容约为1200m3，有效库容比为0.7。废物和废源分区贮存表见表2。

表2 废物、废源分区贮存表

废物库库坑的盖板采用“T”型楔边盖板，以对库坑中废物和废源的放射性进行屏蔽，盖板互相搭接，形成咬合缝，避免在库坑与大厅之间形成直通缝，以避免对操作人员的辐射照射。废物库盖板及内墙使用难沾污、易去污的涂料。

3.2 吊装工具设计

对普通双梁行车进行改造后，由于采用了纯机械自动抓具、钢性伸缩机构、变频调速技术以及远程控制设备，行车运行的精度小于6mm，吊装过程实现自动化远程操控，抓具更换也更加便捷。减轻了工作量，避免了不必要的辐射照射，满足“辐射防护三原则”的设计要求。

3.3 防洪抗震设计

库区地形较为复杂，起伏较大，故竖向设计采用台阶式布置形式。平土方式采用重点式平土。将库区分成53.00m和49.00m两个平台。在53.00m平台布置废物库及洗车设施，在49.00m平台布置库区办公管理及生活设施、消防设施。雨水采用有组织的明沟排水:废物库南面坡脚设有场地排水沟，坡顶设有截水沟，将雨水引至废物库东侧自然山沟中;入库道路挖方边坡内侧设有排水沟，将办公区南侧山坡雨水汇集后，排至实验室及变配电室东侧自然山沟中。对废物库南侧、库区出入口东侧以及办公及生活设施区周边部分场地平整形成的填挖边坡，采用浆砌片石护坡进行防护。

房屋在外墙四角、楼梯间四角、较大洞口两侧、大房间内外墙交接处设构造柱，构造柱与墙体间设拉结筋，保证墙体在地震作用下的稳定。除边梁外，梁中线均与柱中线重合。满足强剪弱弯、强节点、强连接要求，增强建筑物在地震作用下的延性，避免脆性破坏。框架柱与非承重墙之间设置拉结筋，在墙高中部或门窗洞顶设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁，保证墙体在地震作用下的稳定。

3.4 安全防御设计

为了达到纵深防御的目的，对废物库层层设防，防止外来人员自废物库外非法闯入。第一层为废物库周界和门、窗入侵报警系统。整个库区的围墙顶部设置高度不低于0.8m的电子围栏。当入侵者试图入侵时，电子围栏产生的脉冲高压信号，达到安全隔离和防范的目的。废物库外墙上装设红外对射探测器，用于封锁废物库外窗，当有人从窗户翻越进入废物库，红外光束被遮挡，发出报警，报警信号传输至办公生活用房的监控室主机上，在废物库的物流门和排风机房门上设置门磁，当有人从库房门进入库内时，门打开的同时发出报警，报警信号传输至控制室的报警主机上。第二层为库内入侵报警系统库房内设置红外微波双鉴探测器，当有人闯入库内时发出报警，报警信号传输至控制室的报警主机上。

以上任何一种探测手段报警的同时自动开启相应的摄像机和保安照明，摄像机能够通过监控室的报警主机进行控制，向保安值班人员提供必要的直观的图像信息，以便监视、记录废物库内人员或车辆的进出活动情况。一旦发现外来人员入侵，保安人员可以及时采取行动。平时保安人员可通过主机键盘进行布/撤防。

作者安迪.莱利(AndyRiley)是一位来自英国的电视电影编剧，主要工作是为电视和电影写脚本。获英国电影与电视艺术学院奖（BAFTA）。他在《观察家杂志》固定发表每周一次的连环漫画。被誉为「英国的盖瑞.拉森」(GaryLarson，美国知名漫画家及作家)。

3.5 污染治理设计

(1)辐射安全及辐射监测:为了保证工作场所及环境的辐射安全，首先采取了一系列屏蔽措施:

a.库坑和排风机房为控制区。库坑设置“T”型楔边混凝土盖板，对库坑中废物和废源的放射性进行屏蔽。

b.废物库大厅和排风管沟为放射性工作区的监督区。

c.卫生通道和控制室等为非限制区。

d.贮存库墙壁设置厚度为250mm混凝土墙，对贮存库大厅内的放射性进行屏蔽。

其次对工作人员和废源 (物)进行出入控制，在人员进入废物存贮库前，预先开启通风系统至少20min。并合理气流组织，保证库房通风气流从放射性较低污染区到放射性较高污染区，即从大厅方向流向库坑方向。

此外在废物库大厅设一套剂量报警装置，对工作场所的γ辐照水平进行监测，超过相应限值时发出报警信号，库内和烟囱设取样点对工作场所和气载流出物的α、β气溶胶浓度进行监测。

(2)废气治理措施:废物库产生含有气溶胶的气体，经过滤器后由高15m排气筒排放，根据环境影响评价预测结果，放射性气溶胶的年排放总量不超过3.22×105Bq，所致公众最大个人有效剂量为8.1×10－6Sv/a。

(3)废水治理措施:洗车等废水经统一收集后，排入库区积水池，经监测达标可以作为绿化水;生活污水经化粪池、淋浴排水排入污水储存池，定期抽出用于库区绿化。

(4)固体废弃物治理措施:该废物库通常不产生固体废渣。有些经过贮存衰变达到豁免标准的废物，将作为一般垃圾妥善处理。库区实验室废弃物实行分类投放，一般生活垃圾送垃圾处理站集中处理，实验室放射性废弃物运至废物库贮存。

(5)噪声防治措施:优先选用噪声低、振动小的设备，从声源上降低噪声对环境的影响。

4 结语

江苏省城市放射性废物库的设计针对我省放射性废物源项，结合库区地形地貌地质条件按照安全稳定运行50年设计，充分考虑抗震、防洪等自然地质灾害的防范，该库的建成将对消除放射源安全隐患，促进核技术利用的发展发挥巨大的作用。

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