流出物氚的化学类别及监测方法资料.ppt

重实际，干实事，结实果 做好最基础的工作；练好最基本的功夫 核电厂流出物排放氚的化学类别及监测方法研究苏州热工研究院有限公司环境检测中心黄彦君 2014年10月 联系方式：0512hyj1231@163.com 主要内容 1、研究背景 1、氚的基本性质 氚是一种弱β放射性核素，物理半衰期为12.33年（4500±8天）。 氚的化学形态主要包括HT（元素）、HTO（氚化水）、OBT（有机结合氚）、CH3T（氚化甲烷），这些化学形态的氚在GB 18871-2002）中均被列入低毒核素组。氚的剂量转换因子很小。 氚是氢的同位素，其原子质量是氢的3倍，其反应性、渗透性和吸收性等基本属性与其氢相同。因此氚在化学物质中极易取代分子中的氢原子，形成诸如HT、HTO、OBT等化学物质。 1、研究背景 2、氚的来源 自然界产生，包括宇宙射线反应、岩石圈和水圈所含铀的三元裂变： 自然界的氚主要由宇宙射线与地球上层大气中的原子反应生成，主要反应包括： 14N + n → 3H + 12C 16O + n → 3H + 14N 14N + p → 3H + 产物 16O + p → 3H + 产物 自然界产生的氚构成了环境中氚的“本底”。在1954年大规模开展大气层核试验之前，全球降水中的天然氚浓度为0.6~2.4Bq/L，海洋表层水和陆地表层水中的天然氚浓度分别为0.1 Bq/L和0.2~0.9 Bq/L，平均为0.4 Bq/L。根据UNSCEAR 2000年报告，自然界氚的本底对全球公众造成的年待积有效剂量仅为0.01μSv/a。 1、研究背景 2、氚的来源 自从1945年起，人类开始开展大气层核试验（包括原子弹和氢弹大气层试验），造成环境中氚浓度水平显著升高；特别是1953年开始的氢弹实验，使大量的人工氚释放到环境。 1、研究背景 2、氚的来源 核设施运行产生的氚 燃料元件中三元裂变：235U + n → X+Y + 3H 燃料元件中产生的3He中子活化：3He + n → 3H + p 对于压水堆，氚还可以通过二次中子源（Sb-Be）中的9Be产生： 9Be + n→ 3H + 7Li 反应堆冷却剂活化产生：10B + n → 3H +2α；6Li + n → 3H +α；2H + n → 3H +γ 通过反应堆冷却剂活化产生的氚是核电厂排放氚的主要来源。 1、研究背景 3、氚的排放控制 压水堆核电厂排放的氚产生量大，核素半衰期长（半衰期为12.33a），且目前不能通过核电厂三废系统中常规的除盐、过滤、离心等方法进行有效去除，因此是压水堆核电厂向环境排放的最主要的、排放量最大的放射性核素。 核电厂类型 气态 (GBq/MW) 液态(GBq/MW) PWR 3.70 25.9 BWR 1.85 3.70 HWR 740 185 GCR 7.40 11.1 1、研究背景 3、氚的排放控制 核电厂 额定功率（MW） 气态 液态 总排放量(GBq) 归一年排放量(GBq/MW) 总排放量(GBq) 归一年排放量(GBq/MW) 秦山核电站 310 - - 2.88E+4 92.90 秦山二核 650×2 - - 3.72E+4 28.62 秦山三核 700×2 5.56E+4 39.71 5.33E+4 38.07 大亚湾核电站 984×2 - - 6.56E+4 33.33 岭澳核电站 990×2 - - 5.07E+4 25.61 田湾核电站 1060×2 - - 1.77E+4 8.35 1、研究背景 3、氚的排放控制 氚的排放应满足表1和表2的要求。 同时应满足： 内陆核电厂排放口下游1km处受纳水体氚浓度不超过100Bq/L。 GB 6249未明确流出物应监测氚的化学类别！ 1、研究背景 4、氚的化学类别对排放控制的影响 目前核电厂液态流出物中一般仅开展HTO中氚的监测；气态流出物早期主要开展HTO（氚化蒸汽）的监测，后陆续采用全氚监测。对可能的化学种类未进行识别。 主要影响：可能低估核电厂的排放量及排放氚对环境和公众的影响。 燃料包壳中的氚主要是T2，可用于监控燃料包壳破损。 2、核电厂流出物排放的氚 液态流出物排放的氚 压水堆液态流出物中排放的氚主要以HTO形态排放（浓度在MBq/L量级）。OBT形态排放的仅为HTO形态排放的百万分之一（0.5~5Bq/L）（法国Belleville核电厂和Nogent核电厂监测）。 一回路水处理树脂的洗涤可能是OBT的主要来源。 Cf.: J. Radiol. Prot. 29(2009)163-173；Radiat. Prot. Dosimet. 16(1986)45-48. 2