方型钢 低、中放射性固体废物包装容器（节选）

中低放射性固体废物包装容器(节选)

正文/罗尚庚

一、前言

核电站、核工业部门以及研究和应用放射性同位素和核技术的单位，都可能产生低、中放射性固体废物。特别是核电站和后处理厂，这类废物的产生率相当高。数据显示，日本中低水平放射性固体废物产量为每年10万桶(200升桶)。到1987年3月，日本已经积累了67万桶低水平放射性废物，这些废物被堆放在现场仓库中，到1990年已经达到110万桶。广东大亚湾核电站(2× 90万千瓦)设计初期为200升钢桶、2500桶/年的中低固体废物量。(编者按:初步估计我国中低固体废物年产量已达到15万桶左右)。

除少数被短寿命医用同位素污染的固体废物外，大部分低、中水平固体废物在贮存数年后应最终处置。对于核电厂废物，需要隔离生物圈300~600年才能达到安全水平；对于来自后处理厂的废物，要求隔离时间更长。因此，安全可靠的废弃包装对于减少工人和公众的暴露，保护环境具有现实和历史意义。

二.中低水平固体废物的包装要求和检验

包装是放射性废物管理的重要环节之一，废物包装的应用符合运输、储存和处置的要求。早期，美国普遍使用木箱和纤维板箱来包装低级废物。实践证明，这种包装不安全。由于不同国家的储存和处置方案差异很大，到目前为止，虽然中低水平固体废物包装容器没有统一的国际标准，但人们普遍认为，选择合适的包装容器不仅是为了减少车辆数量，方便操作和运输，也是为了在多屏障系统中作为一个优秀的屏障，供未来处置。因此，中低水平固体废物包装容器的要求满足以下要求:

1、坚固，机械强度好，能承受运输过程中储存的重压和坠落事故，不泄漏放射性物质；

2、耐腐蚀、抗辐射，可在设计储存寿命内回收利用；

3.容积效率高，体积重量小，浪费量大；

4.搬运和操作方便；

5.外观易于去污；

6.成本低，易于加工制造；

7.屏蔽效果好。

废包装的剂量水平一般采用国际上的这种限值:

表面剂量率≤2.0 mSV/h(200 mRCM/h)；

1米远剂量率≤0.1毫西沃特/小时(10毫西沃特/小时)。

如果超过上述限值，应在外部添加适当的屏蔽容器。

中低水平放射性废物包装中超铀α废物的限值没有统一的国际标准。德国法规

包装容器的加工制造应按照标准和规范进行，并实施质量控制和质量保证。

国际原子能机构制定的“放射性物质安全运输规定”中的a类包装要求一般要求进行以下试验。

1.喷水试验；

2.堆垛试验；

3.渗透试验；

4.跌落试验(1.2m)。

对于高比活度的乙类包装，除上述检验外，还要求:

1、高温燃烧试验；

2.跌落试验(9m)；

3.浸水试验。

三、介绍几种中低水平固体废物包装容器

低、中水平固体废物种类繁多，如污染放射性物质的劳保用品、工具、仪器设备部件、蒸发浓缩液、沉淀过滤泥浆、废离子交换树脂和无机交换吸附剂、废滤芯等。要么压缩，要么焚化，要么固化，不同国家采取的处置政策差别很大。因此，不同地方使用的中低水平固体废物包装容器有多种形式。主要有以下几类:

1.普通钢桶

大部分是碳钢，少数是不锈钢，壁厚0.6 ~ 2.0 mm，常用200升和400升标准桶(美国常用55加仑桶和208升)。一般钢板焊接，桶体焊接，桶底滚压密封。为了增加桶的强度，桶体是波纹状的，桶的周围加了铁箍。盖子用螺栓固定，有带螺栓的环，还有包边和包边。为了保证密封性，经常使用密封圈。密封垫的材料包括天然橡胶、合成橡胶制成的泡沫海绵等。

钢桶防腐涂料包括三聚氰胺树脂、致密醇酸树脂、环氧树脂、硅树脂、磷酸锌、铬酸锌、搪瓷等。

有的只需要涂在外壁上，比如包装沥青固化体和塑料固化体的桶，有的内外壁都涂。200升碳钢(JISZ1600，H级厚1.6mm，M级厚1.2mm)主要用于日本核电站和大型核研究设施的中低水平放射性废物，外层涂三聚氰胺醇酸树脂漆，内层涂二次环氧树脂。内外还有三聚氰胺醇酸树脂漆。

一般涂层厚度为30~100μm，碳钢桶外壁涂20%铬铁素体不锈钢，厚度为80~110μm，相当于不锈钢，但价格仅为普通碳钢桶的两倍(不锈钢桶价格约为碳钢桶的10倍)。结构简单的200升钢桶价格10~22美元/件。200升带加强箍带螺栓盖的钢桶价格80~120美元/件。200升钢桶和混凝土屏蔽容器的尺寸见图1。

图2德国后处理厂使用的几种中低水平固体废物包装桶

3.方形钢箱

美国和加拿大也采用碳钢(AIAI1020，ASTM-A-36)焊接而成的方形容器，并采取各种措施增加容器的强度。容器壁厚为3.2 ~ 7.9毫米(美国)和9 ~ 10毫米(加拿大)。体积从0.07~0.5m3到1.1~9.4m3不等，价格差异也很大，350美元到2060美元/件不等。

美国推荐的标准包装列于表1。

表1美国推荐的标准包装

尺寸/厘米

体积/m3

内积/m3

钢鼓

Φ62.2×90.8

0.276

0.21

钢箱

189.2×128.0×97.8

2.4

2.3

172.7×137.2×79.8

2.3

2.2

223.5×137.2×137.2

4.2

4.1

284.5×172.7×193.6

9.2

9.0

四、一些意见和建议

1.目前，我国一些单位的低水平放射性废物尚未分类收集和包装。这种情况必须尽快改变，严格按照国家相关标准执行。

2.低水平和中等水平放射性废物的包装应基于处置政策。过去，日本侧重于在海上处置低水平和中等水平的放射性废物。长期以来，他们研究如何确保包装安全沉入海底。目前海洋处置遭到国际社会的反对，处置政策被迫转向浅埋。但是短期内很难在日本找到合适的场地。现有的包装大多是200升的钢桶。仓库进风采取除湿除氯措施，降低钢桶腐蚀率。在法国，已经建立了一些处置场，核电站废物经过短期储存后可以运送到处置场。

至于在中国采用什么样的处置方案以及何时建设处置场，目前还没有定论。秦山电站和广东电站地处温暖多雨潮湿地区。碳钢的腐蚀速率是多少，钢桶可以回收多少年，废物贮存应该采取什么措施，这些都必须认真研究解决。

3.低、中水平固体废物种类繁多，产生的单位和部门也各不相同。需要推荐一套标准的包装容器来满足不同的需求。这种容器应具有耐久性好、运输和操作方便、工人接触剂量低、废物容纳效率高、经济廉价等特点。，并符合最优化原理和ALARA原理。

4、包装容器的设计、制造和产品检验，必须按标准和规范进行，要严格执行质量控制和质量保证。

【编者按】目前我国最新实用标准是国防科技工业局发布的中华人民共和国核工业标准《低、中水平放射性固体废物容器用钢桶》(EJ1042-2014)。该标准将刊登在中国包装联合会钢桶专业委员会出版的《钢桶包装杂志》2018年第三期上，也可在中国钢桶包装网(www.chinadrum.net)上查询。请注意。