中放废液罐车运输技术研究

宋长飞，李美山，赵桂芝

（1.南华大学核科学技术学院，湖南衡阳421001；2.中国原子能科学研究院，北京102413）

1 引言

目前，国内对于低、中放废液多数采用管道输送方式。这种方式具有输送量大、连续输送等优点。但是运行多年后也发现明显缺点：直埋地下的低放管道一旦发生泄漏，难以发现；而对于中放废液管沟输送形式，虽然比直埋式管道输送安全，但是退役时将大大增加废物体积。

对于原子能院一些新建设施，距废液暂存库较远，如果采用传统的管道输送方式，因管线过长增加了泄漏风险；同时由于沿途地下管线复杂，敷设难度大。因此，此类设施不适合再采用传统的管道输送方式，而只能采用罐车运输方式。

2 中放废液罐车运输技术研究

对于中放废液罐车运输技术的研究内容主要包括两个方面：

①运输装置研究：通过对运输装置的研究，解决运输装置应该采用哪种型式、具备哪些功能的问题，并提出满足某设施实际需要的工艺流程。

②人员操作安全研究：通过假设操作情景，研究人员进行罐车装卸料操作是否安全。

2.1 运输装置研究

2.1.1 总体方案研究

运输装置总体方案研究，主要解决的问题是废液提取方式、转运容器结构型式、屏蔽计算采用的核素及活度、屏蔽后的表面剂量控制水平等。

①废液提取方式

放射性废液的提取方式包括自流（重力流）、真空抽吸及压力输送等。对于中放废液应避免采用压力提取方式，一般采用自流或负压，因为一旦管道泄漏，压力输送造成的污染比自流或负压方式严重许多。

②转运容器结构型式

图1 转运容器结构型式

罐车既属于中放废液运输装置，也属于中放废液临时贮存设备。因此转运容器的结构型式应满足多重屏障[1]要求，结构型式如图1。

由图1可见：转运容器由压力容器层、空气夹层和屏蔽层组成，其中屏蔽层包括内保护壳、铅屏蔽体和外保护壳组成。

③屏蔽计算核素、活度及表面剂量控制水平

虽然进行厂内运输，但是考虑到原子能院内人流比较密集，其表面剂量控制按照GB11806-2004《放射性物质安全运输规程》公路运输要求执行，即满载后容器表面剂量率应≤2mSv/h，距离容器表面2m处剂量率应≤0.1mSv/h。

根据原子能院现存和今后产生的中放废液，屏蔽计算采用Co-60作为源项核素，放射性活度取4×108Bq/L。

2.1.2 辅助系统研究

根据装置总体方案的技术要求，辅助系统应具有液位报警显示、泄漏报警、真空压空、气体净化等功能，才能保证装置安全运行。

①液位控制系统

液位控制[2]应包括一套连续液位监测系统和两个固定液位监测系统。连续液位监测系统能够及时显示液位；而固定液位能够与阀门联锁，当到达第一个固定液位时，停止接收废液。当液位到达第二个控制点，系统自动锁死，保证废液接收安全。

②泄漏报警系统

容器的多重屏障能够保证泄漏液体不会释放的环境中，设置泄漏报警系统能够及时探测到容器有无泄漏，以便及时处理。

对于中放废液的空气夹层的泄漏探测不易采用传统的液位测量技术，传统液位测量技术一般需要一定的液位高度，违背了泄漏及时探测的要求。目前一种比较先进泄漏探测技术是电极式，为了保证能够尽早探测到泄漏液体，应采用高灵敏度的电极式泄漏探测技术。

③真空、压空系统

真空系统应能提供足够的真空度以保证最低处中放废液的输送。考虑到原子能院部分设施内的贮罐位于地下，因此，保守要求绝对负压应达到200m bar。

④气体净化系统

气体净化处理系统主要处理系统的真空排气，由于气体湿度较大甚至可能雾沫夹带，因此气体净化首先应该除水，然后再考虑多级净化，空气净化流程见图2。

废液贮罐的真空排气首先经过了汽水分离器，将气体中的液体分离，保证了后面的活性炭过滤器不会失效；活性炭过滤器则可以吸附废气中的放射性碘；最后再通过高效过滤器后将废气中的放射性气溶胶颗粒过滤掉，达到净化目的，最终排入环境。

图2 空气净化处理流程

2.2 人员操作安全研究

对可能进行操作场景分析，装卸料时假定条件如下：

①操作人员与软管距离为1m；

②装料、卸料人员参与操作时间均为1min；

③计算核素为Co-60，活度浓度为4×108Bq/L；

④转运软管直径为32mm。

2.2.1 废液充满转运软管时人员最大受照剂量计算（单次）

软管内废液体积按照有效长度1m计算，有效长度为1m，废液体积为 8.04×10-4m3，总活度为 3.22×108Bq。

2.2.2 操作人员一年可能最大受照剂量

一年内假定接收、转存废液50次考虑（每次2min），操作人员年受照剂量计算结果如下：

无防护时，人员在1m处年受照剂量：1.48E-03×50=7.4E-02mSv

20mm铅屏蔽后，人员在1m处年受照剂量

4.66E-04×50=2.33 E-02mSv

3 结论及建议

研究结果表明：科学、合理的运输装置总体方案应采用多重屏障结构，并利用真空方式实现中放废液的转移；在配备液位显示报警、泄漏报警、真空压空以及空气净化等必要的辅助系统的情况下，人员进行装卸料和去污冲洗操作是安全、可靠的。

今后罐车运输系统国产化设计研究时，可借鉴该系统的结构形式，应重点解决好接口、空气净化以及冲洗水最小化等问题。