免于輻射防護(hù)監(jiān)管淺議

張友芳

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

免于輻射防護(hù)監(jiān)管淺議

張友芳

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

通過對免于輻射防護(hù)監(jiān)管含義的理解和免于輻射防護(hù)監(jiān)管范圍的分析、推算，提出廢渣的總活度濃度低于7.4×104Bq/kg所對應(yīng)的天然放射性核素Th- 232的活度濃度為1×104Bq/kg，U- 238、Ra- 226的活度濃度為2×104Bq/kg作為不建放射性渣庫貯存的限定性清潔解控水平，即低于清潔解控水平的伴生廢物，可以免除建庫貯存的核審管、免于放射性渣庫的輻射防護(hù)監(jiān)管。

輻射防護(hù)； 清潔解控； 免管廢物； 附加有效劑量

0 前言

于2002年10月8日發(fā)布、2003年4月1日實施的《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》GB18871—2002附錄A給出了“作為申報豁免基礎(chǔ)的豁免水平：放射性核素的豁免活度濃度與豁免活度”，但該值只適用于小批量(小于1 t)物料的情況。涉及到對大批量(大于1 t)物料的礦物冶煉和利用、物料再循環(huán)再利用、輕微污染物料的處置等活動的審管，卻存在一定困難。為此，2011年12月30日發(fā)布并于2012年12月1日實施的《可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素活度濃度》GB27742—2011出臺。該標(biāo)準(zhǔn)是參考國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)安全導(dǎo)則“排除、豁免和解控概念的應(yīng)用”(No. RS- G- 1.7)，并結(jié)合我國的實際情況制定的，它包含了“不加以管理(豁免或排除)”和“解除原先的管理(清潔解控)”兩層含義，統(tǒng)一適用于人工放射性核素和天然放射性核素的輻射防護(hù)的監(jiān)管。

1 免于輻射防護(hù)監(jiān)管的含義

顧名思義，輻射防護(hù)就是對輻射(這里指電離輻射)進(jìn)行防護(hù)。為達(dá)到輻射防護(hù)的目的，對輻射防護(hù)進(jìn)行監(jiān)督管理至關(guān)重要。免于輻射防護(hù)監(jiān)管必須滿足“操作和使用具有此種活度濃度水平的物料的活動，對公眾個人所產(chǎn)生的附加有效劑量(氡吸入劑量除外)通常不大可能超過1 mSv/a”，這是天然放射性核素免管濃度確定的基礎(chǔ)。

GB27742—2011對“物料”這樣定義：物料是物品和材料的統(tǒng)稱，生產(chǎn)操作、貿(mào)易、再循環(huán)、填埋處置等活動中涉及的大批量固態(tài)原材料、輔料，或擬處置物。對“天然放射性核素”這樣定義：天然放射性核素是以顯著量天然存在于地球上的放射性核素，主要指原生放射性核素U- 235、U- 238和Th- 232及其衰變子體。這樣看來，伴生放射性礦開發(fā)利用過程中產(chǎn)生的有放射性的廢物(伴生廢物)，屬于該標(biāo)準(zhǔn)定義的含有“顯著量”天然放射性核素的“大批量固態(tài)擬處置物”，它能否被“豁免或排除”，取決于伴生廢物中天然放射性核素活度濃度是否滿足免管活度濃度值1 Bq/g，即103Bq/kg(這里所指的天然放射性核素是指以U- 238、U- 235和Th- 232為母核的、處于永久平衡的衰變鏈中的任何一種核素，即包括物料中鏈?zhǔn)滋烊环派湫院怂豒- 238、U- 235和Th- 232，和分級鏈的鏈?zhǔn)缀怂豏a- 226，以及它們衰變鏈中的每一個衰變子體核素)。

1 g物質(zhì)的活度：

A(Bq)=1.32×1016/(AiT)

(1)

Ai是核素原子量，T是以年為單位的該核素的半衰期。按式(1)計算：1 g Ra- 226的活度為3.65×1010Bq(～1Ci，1Ci=3.7×1010Bq)；1 g Th- 232的活度為4.1×103Bq；1 g U- 238的活度為1.23×104Bq。稀有金屬伴生礦多數(shù)伴生天然釷。天然放射性核素豁免活度濃度103Bq/kg相當(dāng)于物料中含天然釷(主要是Th- 232)0.024 4%。也就是說，物料中含Th- 232高于0.024 4%就不能豁免或排除。

2 免于輻射防護(hù)監(jiān)管值的推算

顯然，全部按放射性廢物進(jìn)行輻射防護(hù)監(jiān)管固然對保護(hù)輻射環(huán)境有利，但不符合輻射防護(hù)最優(yōu)化原則。通過代價- 利益分析，應(yīng)當(dāng)是經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可合理達(dá)到、輻射危害盡可能低。如果廢物中放射性核素活度濃度高于天然放射性核素免管活度濃度1 Bq/g即103Bq/kg的均按伴生放射性廢物施行輻射防護(hù)監(jiān)管，經(jīng)濟(jì)代價極為昂貴。

GB27742—2011中6.3.2款指出，“對于其活度濃度值超過表B.1、表B.2所列數(shù)值的情況，要求根據(jù)最優(yōu)化原則對其進(jìn)行逐列評價。根據(jù)評價結(jié)果所表明的照射(或潛在照射)大小，決定對其提出與其危險水平相適應(yīng)的輻射防護(hù)管理要求。當(dāng)評價結(jié)果表明，雖然其活度濃度值超過表B.1、表B.2所列數(shù)值的幾倍(最大到10倍)，但對它免于輻射防護(hù)管理恰是優(yōu)化方案時，審管部門仍然可以免于管理”。也就是說，雖然有些情況中其活度濃度超過了天然放射性核素豁免活度濃度值，但是由于其照射情景決定了其照射水平可能仍然是可以接受的；或者優(yōu)化分析結(jié)果表明，只施加少量管理或不加管理恰是最優(yōu)方案時，審管部門也可以做出免管(免除核審管控制—清潔解控或免于輻射防護(hù)監(jiān)管)的決定。

如果采用IAEA安全導(dǎo)則No.RS- G- 1.7“排除、豁免、解控概念的應(yīng)用”中給出的“超過幾倍，最大10倍”的國際通用做法，以最大10倍計算，則審管部門對伴生廢物做出免管或清潔解控決定的天然釷(主要是Th- 232)活度濃度應(yīng)當(dāng)是104Bq/kg，即含Th- 232 0.244%，即物料中含Th- 232高于0.244%就不能免管或清潔解控。

表1列出了典型物料中放射性核素的活度濃度和總活度濃度。從表1可見，無論是原料(例如REO60%包頭稀土精礦)，還是廢渣(例如包頭礦堿法優(yōu)溶渣)，只要天然釷含量大于0.2%，物料的總活度濃度都在7.4×104Bq/kg以上(7.4×104Bq/kg是自《輻射防護(hù)規(guī)定》GB8703—88實施以來，有色金屬伴生礦開發(fā)利用過程稀土、稀有行業(yè)一致認(rèn)同的放射性廢渣下限值)?？梢哉f，Th- 232的清潔解控水平應(yīng)當(dāng)在104Bq/kg上下，相當(dāng)于Th- 232豁免活度濃度103Bq/kg的10倍左右。

相同質(zhì)量的U- 238的活度是Th- 232的3倍，即物料中含0.08%的U- 238即可使物料的活度濃度達(dá)到104Bq/kg，要滿足物料總活度濃度大于7.4×104Bq/kg，則物料中U- 238的含量應(yīng)在0.1%以上。1 g的U- 238 活度是1.23×104Bq，物料含0.1%以上U- 238時活度濃度約為2×104Bq，也就是說，U- 238的清潔解控水平應(yīng)當(dāng)約為2×104Bq/kg，相當(dāng)于U- 238豁免活度濃度103Bq/kg的20倍左右。如果按U- 238活度濃度2×104Bq/kg考慮，則相應(yīng)物料中含U- 238的量應(yīng)在0.16%左右。

Ra- 226的放射性很強(qiáng)。如果工藝中未將其除盡，隨暴露時間的增加，物料的活度濃度不降反升。因此Ra- 226的活度濃度應(yīng)當(dāng)是清潔解控水平的一個重要指標(biāo)(Ra- 224是釷系Th- 228的衰變產(chǎn)物，半衰期3.64 d，經(jīng)過1月即8個半衰期左右，Ra- 224已基本衰變完，因此不必考慮Ra- 224的活度)。

Ra- 226是鈾系Th- 230的衰變產(chǎn)物，半衰期1 600a，1g Ra- 226的活度為3.65×1010Bq，約1Ci。理論上講，與1g U- 238處于永久平衡的量是3.53×10-7g，那么1 kg物料中與1.6 g U- 238處于永久平衡的Ra- 226的量應(yīng)當(dāng)是5.65×10-7g，其活度為2.09×104Bq(實際上，開放型場所U- 238和Ra- 226是不平衡的，實際測量的Ra- 226的活度值應(yīng)當(dāng)考慮U- 238和Ra- 226是不平衡的情況，換算成與U- 238處于永久平衡的Ra- 226的活度)，取整，Ra- 226清潔解控水平約為2×104Bq/kg，相當(dāng)于Ra- 226豁免活度濃度103Bq/kg的20倍左右。

表1 典型物料中放射性核素的活度濃度和總活度濃度 單位：Bq/kg

注：①夏益華，可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素活度濃度編制說明，2007年3月28日；②王國珍、王濟(jì)中，試談包頭稀土精礦燒堿法生產(chǎn)過程中放射性污染及防護(hù)措施；③益陽鴻源稀土有限責(zé)任公司，3.5萬t獨居石精礦資源綜合回收綠色循環(huán)工藝生產(chǎn)項目可行性研究報告，2013年12月。

按照GB27742—2011中5.4.1款所指出的那樣“對于含有不同天然放射性核素混合物的物料，應(yīng)當(dāng)要求其中每一種天然放射性核素的活度濃度均滿足表B.1所列相關(guān)值的要求”所指出的那樣，含有不同天然放射性核素Th- 232、U- 238和Ra- 226混合物的物料的免于輻射防護(hù)監(jiān)管的前提是：天然放射性核素Th- 232、U- 238和Ra- 226的活度濃度均滿足：Th- 232活度濃度<1×104Bq/kg；U- 238 活度濃度<2×104Bq/kg；Ra- 226 活度濃度<2×104Bq/kg。

3 結(jié)束語

將廢渣的總活度濃度低于7.4×104Bq/kg所對應(yīng)的天然放射性核素Th- 232活度濃度 1×104Bq/kg，U- 238、Ra- 226活度濃度 2×104Bq/kg，確定為不建放射性渣庫貯存的限定性清潔解控水平，即低于清潔解控水平的伴生廢物，可以免除建庫貯存的核審管、免于放射性渣庫的輻射防護(hù)監(jiān)管。這比較適合有色金屬伴生廢物產(chǎn)生和管理的現(xiàn)狀，也比較適合我國的國情(根據(jù)GB27742—2011中5.4.1款，對于含有不同天然放射性核素混合物的物料，應(yīng)當(dāng)要求其中每一種天然放射性核素的活度濃度均滿足上述相關(guān)值的要求。也就是說，只要其中有一種天然放射性核素的活度濃度不滿足上述相關(guān)值的要求，就不能稱作免除建庫貯存的核審管、免于放射性渣庫的輻射防護(hù)監(jiān)管的免管廢物，而必須建放射性渣庫貯存，加強(qiáng)輻射防護(hù)監(jiān)管)。建議審管部門在制定清潔解控水平時參考上述推算值，并根據(jù)最優(yōu)化原則，對公眾個人所產(chǎn)生的附加有效劑量(氡吸入劑量除外)進(jìn)行評價，依據(jù)評價結(jié)果所表明的照射(或潛在照射)大小，提出免于建庫貯存的輻射防護(hù)監(jiān)管的其它相應(yīng)要求。

[1] IAEA(國際原子能機(jī)構(gòu))安全導(dǎo)則“排除、豁免和解控概念的應(yīng)用”(No. RS- G- 1.7)

[2] 夏益華. 可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素活度濃度編制說明,2007年3月28日.

Discussion on Material Not Requiring Radiological Regulation

ZHANG You-fang

By understanding the meaning of material not requiring radiological regulation and analyzing and predicting the scope of material not requiring radiological regulation, this paper proposes the waste slag total activity concentrations lower than 7.4×104Bq/kg corresponding natural radionuclides Th-232 activity concentration 1×104Bq/kg, U-238, Ra-226 activity concentration 2×104Bq/kg are the not build-limiting clearance level for radioactive slag storage, It is lower than the clearance levels of associated waste, then it exempted from nuclear audit of building storage to store, from radiation protection supervision of radioactive slag storage.

radiation protection; clearance level; exempt waste; additional effective dose

2014-11-13

張友芳(1949—)，女，四川資中人，大學(xué)本科，高級工程師，一直從事環(huán)境保護(hù)、放射衛(wèi)生防護(hù)工作，曾參與國標(biāo)GB4792—1984、GB8703—1988部分條款的修訂。

X758

A

1008-5122(2015)05-0046-03