应用案例

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2020-12-04 11:38

‘‘放射性污染的处理技术

人们对核能工业有很大的顾虑,但大部分是因为担心发生福岛一样的核泄漏。然而,相对于百分之一概率的核泄漏,百分百存在、放射性污染则可达十万甚至百万年一直存在的致命核废料,才是核能工业安全的“阿喀琉斯之踵”。

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1960年1月,核反应堆在哥伦比亚河沿岸的汉福德基地的河岸两旁。

核污染,也称为放射性污染,是指放射性物质在在固体,液体或气体(包括人体)中的沉积或存在。

由于污染物的放射性衰变,这些污染会带来众多的危害,产生许多有害的影响,例如:电离辐射(即α,β和γ射线)和自由中子。危害程度取决于:污染物的浓度,所发射辐射的能量,辐射的类型以及污染物与人体器官的接近程度。重要的是要清楚污染会引起辐射危害, “辐射”和“污染”不可互换。

放射性污染源可分为两类:自然污染源和人为污染源。在大气中释放核武器或破坏核反应堆安全壳后,附近的空气,土壤,人,植物和动物将被核燃料和裂变产物污染。溢出的放射性物质(如硝酸铀酰)可能会污染地表以及用于擦拭溢出物的碎布。广泛的放射性污染案例包括比基尼环礁,科罗拉多州的洛矶平地工厂,福岛第一核电站灾难,切尔诺贝利灾难,以及俄罗斯Mayak工厂周围的区域。

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截至2013年,福岛核灾难现场仍然处于高放射性状态,仍有约160,000撤离人员仍住在临时住房中,而且一些土地将在数百年内无法耕种。在困难的清理工作将需要40年或更长时间,且成本数百亿美元。

辐射是如何影响人的身体

与许多其他污染物或毒素一样,我们的遗传物质或DNA是主要目标。辐射可以直接与DNA相互作用,并通过破坏DNA中的键或通过破坏DNA周围的水分子而间接导致破坏。当这些水分子被破坏时,它们会产生自由基-不稳定的氧分子,会损坏细胞和器官。

细胞损坏后,可能会发生三件事

1.细胞自我修复。然后恢复正常。

2.细胞损坏无法修复或修复不完全,因此需要更换细胞。这种变化最终可能导致癌症。

3.对细胞的损害太大,细胞死亡。细胞死亡并不是一个非常坏选择。

如果一些受到辐射破坏的细胞死亡,人的身体将会康复,并且死亡的细胞没有转化为癌症的风险。但是,广泛的细胞死亡(例如由高辐射剂量引起的细胞死亡)可能导致器官衰竭,并最终导致死亡。

核污染废料如何进行清洁处理

目前国内外对放射性设备以及废料的清除主要采用擦拭,漂洗,超声波去污的方法,在实际过程中,接触剂的辐射剂量率高达10-250mSv,而且主要在近海进行漂洗,增加了人工擦拭去污,人员操作劳动强度,时间长,放射性剂量高。

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日本福岛核污染装袋

经过多年开发研究,通过干冰清洗技术可以有效的提高核污染清洗,大大降低了操作时间,减少了核辐射污染。干冰清洗机提供了一种安全,有效且更经济的解决方案,无需使用化学药品或水分,也无需向大气中添加二氧化碳。干冰清洗使用固态形式二氧化碳作为喷射介质,可以从其他工业生产过程中回收这种二氧化碳,因此不会对环境造成影响。当干冰与被清洗表面接触后升华回到大气中时,不会造成二次废物处理成本,清洗结束只留下被清洗的放射性污染物。由于不与其他清洁剂(例如水,沙子或沙粒)结合使用,因此体积要小得多,从而可以节省大量废物处理成本,并且无需使用大型储存容器来存放受放射性污染的材料。

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干冰清洗机清洗过程

干冰清洗机可用于核工业处理的地方

·         发夹式交换器去污

·         换热器去污

·         电机管去污

·         汽轮机去污

·         冷凝器去污

·         主要循环海水泵电机

·         冷凝水抽水泵电机

·         主发电机

·         涡轮发电机旋转齿轮电动机

·         各种低压电动机及机械设备

·         定子绕组,转子,叠片和楔块

在核工业中使用干冰清洗机的优势

·         减少危险废物的处置成本

·         无需使用任何化学品

·         不使用水分,省去了停机时间,被清洗设备只需很少的拆卸即可清洗

·         清洗过程干燥,可安全清洗电气组件

·         更有效快速的清洗

值得注意的是,干冰清洗过程中,被清除的放射性污染物会传播到空气中并掉到地面上,所以清洗过程中需要配套全套安全护具。

核污染废料最后的处理

根据不同的污染程度核废料分成两种类型:

中低放废物:占了整体核废料的97%,主要包含处理污染设备,检测设备,水化设备等直接接触设备。处理的方式一般是核电站内部暂存库密闭金属铜不超过五年,然后运抵中低放废物处置场埋入100-300米地下。

高防废物:占整体核废料3%,主要包含处理乏燃料后的固体废液,核反应堆产生的乏燃料等。中国、法国、日本等几个国家的处理方式是先在核电站内部水池中贮存5至10年吸收参与热量后,运到后,回收利用乏燃料中的96%的铀,钚等。剩下4%废液固化成玻璃体,存放一段时间,运至高防处置场地下500-1000米深层掩埋。

2000年,中国的高放废物处置场在甘肃北山开始钻孔,目前打了19个钻孔,打孔平均成本在120万元。然而,数据的采集还远远不够,国外有的处置库,打了上千个钻孔,美国的高放处置场尤卡山预计花费将超过960亿美元。

至2020年,中国核电站的全寿命周期,产生的乏燃料将达到13.8万吨。按全球核废料处理50.12万美元/吨的平均成本,处置资金将是一个天文数字。

核废料的埋葬,漫长而昂贵。

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核废料

2000年,中国的高放废物处置场在甘肃北山开始钻孔,目前打了19个钻孔,打孔平均成本在120万元。然而,数据的采集还远远不够,国外有的处置库,打了上千个钻孔,美国的高放处置场尤卡山预计花费将超过960亿美元。

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至2020年,中国核电站的全寿命周期,产生的乏燃料将达到13.8万吨。按全球核废料处理50.12万美元/吨的平均成本,处置资金将是一个天文数字。

核废料的埋葬,漫长而昂贵。