第三章-放射性废物的产生和废物最小化

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1、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目录二课程安排：48/36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内容提要3、放射性废物的

2、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

3、程图采矿和水冶精制转换富集燃料元件制造反应堆运行金属铀黄饼天然UO2UF4UO2/UO3UF6低浓铀或高浓铀燃料组件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。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

4、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。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

5、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。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

6、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。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

7、步：用氟气把UF4氟化为六氟化铀UF6六氟化铀氢气还原为四氟化铀：四氟化铀水解为二氧化铀：伊朗纳坦兹铀浓缩工厂伊朗伊斯法罕的铀转化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废物处理与处置第三章放