Quản lý chất thải phóng xạ

Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ Quản lý chất thải phóng xạ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: QUẢN LÝ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ SVTH: Phạm Quốc Bảo GVHD: ThS Nguyễn Đình Gẫm GVPB: TS Võ Hồng Hải TP HỒ CHÍ MINH – 2009 LỜI CÁM ƠN Trong trình học tập trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, em hướng dẫn tận tình thầy giảng dạy, đặc biệt thời gian em thực khoá luận tốt nghiệp môn Vật Lý Hạt Nhân Em xin chân thành cám ơn ThS Nguyễn Đình Gẫm, người theo dõi suốt q trình thực khố luận em Thầy người động viên, tận tình giảng dạy, hướng dẫn em kiến thức bổ ích cần thiết để em hồn thành khoá luận Em xin cám ơn TS Võ Hồng Hải, người giảng dạy cho em kiến thức bổ ích học tập lẫn sống Em xin gửi lời biết ơn đến gia đình, bạn bè ủng hộ, giúp đỡ để em hồn thành khố luận Phạm Quốc Bảo MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG TỪ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Cấu tạo chung lò phản ứng hạt nhân 1.2 Nguyên lý hoạt động lò phản ứng hạt nhân 10 1.3 Phân Loại Lò Phản Ứng Hạt Nhân 12 1.3.1 Phân loại lò phản ứng theo đặc trưng vật lý 12 1.3.2 Phân loại lò phản ứng theo đặt trưng kỹ thuật 14 1.3.3 Phân loại lò phản ứng theo mục đích sử dụng 14 CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 17 2.1 Định nghĩa tổng quát rác thải phóng xạ 17 2.2 Bản chất quy mô vấn đề quản lý rác thải (Berlin 1989) 20 2.3 Khối lượng 20 2.4 Mức độ nguy hiểm 22 2.5 Các mục tiêu việc quản lý chất thải (IAEA 1981) 23 CHƢƠNG - PHÂN LOẠI CÁC DẠNG CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 25 3.1 Phương tiện tiêu chuẩn hóa chất thải 26 3.2 Định nghĩa hạng mục chất thải MPC 27 3.3 Chất thải phóng xạ dạng rắn 28 3.4 Chất thải phóng xạ dạng lỏng 31 3.5 Chất thải phóng xạ dạng khí 33 CHƢƠNG - CÁC NGUỒN CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 35 4.1 Chu kỳ nhiên liệu hạt nhân 36 4.2 Công nghiệp 37 4.3 Viện nghiên cứu (Berlin 1989) 38 CHƢƠNG - VẬN CHUYỂN CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 40 5.1 Đóng thùng chất thải phóng xạ 40 5.2 Các quy định 40 5.3 Đóng gói chất thải phóng xạ mức thấp 41 5.4 Đóng gói nhiên liệu sử dụng (Berlin 1989) 43 5.5 Sự vận chuyển chất thải phóng xạ 45 5.6 Việc tra 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ lò phản ứng nước 16 Hình 3.1 Chất thải phóng thải dạng rắn 29 Hình 3.2 Chất thải phóng thải dạng lỏng 32 Hình 5.1 Thùng phuy chứa chất thải phóng xạ 44 Hình 5.2 Thùng vận chuyển chất thải phóng xạtại Mỹ 45 Hình 5.3 Bãi chứa chất thải phóng xạ Hanford, Mỹ 47 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số nơtron phân hạch trung bình Bảng 3.1 Phân lọai chất thải phóng xạ 34 BẢNG TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa từ Boiling Water Reactor Lò phản ứng nước sôi Committee on Radioactive Waste Management Hội đồng quản lý chất thải phóng xạ DU Depleted Uranium Uranium nghèo EPA Environmental Protection Agency Cơ quan bảo vệ môi trường HLW High level waste Chất thải phóng xạ mức cao ILW Intermediate Level Waste Chất thải phóng xạ mức trung bình LLW Low Level Waste Chất thải phóng xạ mức thấp Mixed Low-Level Waste Chất thải phóng xạ hỗn tạp mức thấp MOX Mixed Oxide Fuel Nhiên liệu hỗn hợp có oxi MPC Maximum Permissible Concentration Nồng độ giới hạn cho phép BWR CORWM MLLW NIREX Nuclear Industry Radioactive Quản lý điều hành rác thải hạt nhân công Waste Management Executive nghiệp NORM Naturally Occurring Radioactive Materials Vật liệu phóng xạ tự nhiên Nuclear Regulatory Commission Hội đồng quy định hạt nhân Nuclear Waste Management Organization Tổ chức quản lý rác thải hạt nhân PWR RW Pressure Water Reactor Radioactive Waste Lò phản ứng nước áp lực Rác thải phóng xạ TRU Transuranic Waste Chất thải siêu urani WIPP Waste Isolation Pilot Plant Dự án điều tiết cô lập rác thải NRC NWMO LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ hạt nhân giới ngày phát triển ứng dụng cách rộng rãi Công nghệ hạt nhân giữ vai trò lớn phát triển quốc gia thành tựu công nghệ hạt nhân đem lại ngày to lớn cho người có nhiều ưu như: tạo lượng lớn, sản xuất đồng vị phóng xạ kể đồng vị khơng có tự nhiên, ứng dụng nhiều lĩnh vực… Nhưng bên cạnh lợi ích mà cơng nghệ hạt nhân đem lại vấn đề chứa chất thải phóng xạ điều kiện an tồn vấn đề lớn mà ngành hạt nhân đối mặt Điều có ý nghĩa quan trọng giới muốn tăng sản lượng điện hạt nhân để góp phần làm đảo ngược xu hướng ấm hóa tồn cầu Cần có giải pháp dài hạn vấn đề chất thải – chất phóng xạ toàn nhiên liệu qua sử dụng vật liệu liên quan cất trữ nhiều hình thức Các nhà khoa học tin ngành hạt nhân hướng tới mục tiêu cách tìm kiếm công nghệ chứa để nhốt kỹ chất thải hạt nhân có tính phóng xạ cao hàng nghìn năm tới chúng phân rã hồn tồn Và vấn đề quản lý chất thải phóng xạ đối tượng mà khóa luận đề cập đến Khóa luận gồm năm chương Chương trình bày tổng quan lò phản ứng hạt nhân Chương hai trình bày tổng quan chất thải phóng xạ Chương ba trình bày phân loại dạng chất thải phóng xạ Chương bốn trình bày nguồn chất thải phóng xạ Chương năm trình bày việc vận chuyển chất thải phóng xạ CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LỊ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Lò phản ứng hạt nhân định nghĩa thiết bị, lượng giải phóng phản ứng dây chuyền liên quan đến neutron nguyên tố khả phân (các nguyên tố phân hạch neutron chậm, ba đồng vị khả phân Uranium-233, Uranium-235, Plutonium-239) Năng lượng tỏa chủ yếu dạng nhiệt sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, có mục đích phát điện 1.1 Cấu tạo chung lò phản ứng hạt nhân Lò phản ứng hạt nhân phân chia thành vùng khác, vùng có nhiệm vụ khác Vùng Hoạt nơi xảy phản ứng phân hạch dây chuyền số neutron nhân lên Vùng bao gồm chất làm chậm neutron graphit, nước thường hay nước nặng… nhiên liệu đặt chất làm chậm Ta gọi vật liệu tạo nên vùng hoạt lò phản ứng mơi trường nhân Lò phản ứng hạt nhân chứa lượng đồng vị phân hạch (thường gọi nhiên liệu), cho trì phản ứng phân hạch dây chuyền Các đồng vị phân hạch thường sử dụng phản ứng hạt nhân là: 233 U, 235 U 239 Pu Đó đồng vị có khả phân hạch khơng ngưỡng, nghĩa chúng bị phân chia neutron có lượng bất kì, có neutron nhiệt Còn đồng vị khác 238 U bị phân hạch neutron có lượng lớn ngưỡng Phản ứng phân hạch có ý nghĩa quan trọng lò phản ứng hạt nhân, ví dụ như: n + 235 92 U  Khi hạt nhân phân hạch, A1 235 92 + A2 +  01 n (1.1) U hấp thụ neutron, bị phân chia thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thường gọi mãnh phân hạch (trong (1.1) chúng ký hiệu A1 A2 ) Ta minh họa hai số sơ đồ phản ứng phân hạch sau đây: 235 92 U 235 92 U + + n  n  147 57 87 35 La + 140 56 Ba + Br + 01 n 93 36 Kr + 01 n Ngoài mảnh phân hạch, phản ứng phân hạch hạt nhân tạo neutron bổ sung, mà số lượng trung bình ký hiệu ν Đại lượng phụ thuộc vào lượng neutron gây phân hạch loại đồng vị phân hạch Giá trị cụ thể ν cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Số neutron phân hạch trung bình Hạt nhân Năng lượng Neutron En=0.025eV En=1.8eV 233 U 2,52 2,71 235 U 2,42 2,74 238 U 239 Pu 2,7 2,92 3,21 Một phản ứng phân hạch kèm theo việc tỏa lượng trung bình khoảng 190MeV, phân chia cách gần sau: Động sản phẩm phân hạch 167MeV Neutron nhanh 5MeV Tia gamma tức thời 7MeV Sản phẩm phân hạch phân rã bêta 5MeV Sản phẩm phân hạch phân phát gamma 6MeV 190MeV Lớp phản xạ: bao quanh vùng hoạt, làm từ chất có tiết diện tán xạ neutron lớn cobalt hay thép không gỉ Lớp phản xạ có tác dụng làm giảm bớt số neutron ngồi 29 so với dạng lỏng dạng rắn Biên độ phóng xạ khắt khe phương pháp xử lý dù tồn khác biệt nồng độ phóng xạ hỗn hợp dòng thải dạng khí để xác định việc phân loại rác thải dạng khí thuộc nhiều loại Từ quan điểm rủi ro, tổng lượng phóng xạ thải quan trọng khơng phải nồng độ phóng xạ Tuy nhiên, tác động tổng lượng thải phụ thuộc vào yếu tố thay đổi nhiều địa phương khác chẳng hạn vị trí trọng lượng lượng rác thải, hướng tốc độ gió Bởi tổng lượng phóng xạ thường khơng mang ý nghĩa việc xử lý chất thải dạng khí nên chấp nhận phân loại nồng độ phóng xạ giải pháp việc thải rác đem phân loại Thiếu giải pháp thay phù hợp có đề xuất việc phân loại chất thải dạng khí nên dực đơn vị dùng rác thải dạng lỏng, ví dụ: Ci/ml hay Ci/m3 dựa phương pháp xử lý trước thải Việc phân loại chất thải dạng khí có loại gồm có dòng thải dạng khí mà nồng độ nuclit phóng xạ là:  Thấp mức 10-10 Ci/m3 Các dòng thải dạng khí khơng xử lý thải trực tiếp khơng khí  Cao 10-10 Ci/m3 thấp 10-6 Ci/m3 Phóng xạ nối kết chủ yếu với mảnh vụn dóng thải dạng khí thường xử lý cách lọc đơn giản  Cao mức 10-6 Ci/m3 Phóng xạ chủ yếu nối kết với chất khí dòng thải dạng khí thường xử lý việc lọc kết hợp với phương pháp khác Để tóm tắt phân lọai chất thải phóng xạ ta có bảng tóm tắt sau: Bảng 3.1 Phân loại chất thải phóng xạ (Ci/m3) Loại Khí Lỏng Rắn Khơng xử lý < 10-10 < 10-6 < 0.2 R/h Mức thấp 10-10 10–6 - 10-3 0.0-2 R/h Mức trung bình 10-6 10-3 - l04 >2 R/h 30 Mức cao > 10-6 >104 alpha 31 CHƢƠNG NGUỒN CHẤT THẢI PHĨNG XẠ (BERLIN 1989) Chất thải phóng xạ mô tả cách khái quát nhiều dạng thức phân loại theo hệ thống khác nhằm định rõ quan tâm xem xét chẳng hạn nguồn rác (ví dụ việc sử dụng phủ, ngành cơng nghiệp …) Q trình phân loại nhằm vào nhóm vật liệu cách dựa vào đặc điểm có liên quan tới phương pháp sản sinh cần đến phương pháp khác có mục đích đóng gói vận chuyển việc tự loại bỏ Các đặc điểm mức phóng xạ bên ngồi, thời gian bán rã đồng vị phóng xạ, hết tiềm rủi ro sức khỏe từ việc nhiễm đồng vị phóng xạ theo đường cụ thể (như uống nước hít thở khơng khí có chứa hạt lơ lửng) hấp thu đáng lo ngại để thiết kế vận hành xây dựng hệ thống quản lý loại bỏ chất thải Trong thực tế, thể loại gồm có loạt kiểu vật liệu phải thường xuyên xử lý nguyên tắc trường hợp Khơng có đơn vị đơn lẻ chẳng hạn thể tích hay quiri cho ta đầy đủ thơng tin nhờ mà ta đưa định quản lý Tuy nhiên, tồn tương đồng nhiều loại chất thải sữ dụng bước khởi đầu cho việc nghiên cứu chi tiết sau Những phần sau mơ tả nguồn gốc chất thải phóng xạ, khác chất thải phóng xạ mức cao (HLW), chất thải siêu urani (TRU), chất thải mức thấp (LLW), chất thải tạo sản phẩm phụ ngành khai thác mỏ uranium phôtpho Điều dẫn đến phá vỡ đồng thời quan chịu trách nhiệm quy định phát triển nhằm quản lý chất thải mức độ liên bang quốc gia Chất thải phóng xạ để lại hậu từ loạt tiến trình ứng dụng mà có sử dụng vật liệu phóng xạ Những tiến trình phần tích hợp xã hội Hoa Kì máy tạo chất thải phóng xạ bao hàm phủ liên bang phủ địa phương, phương tiện chạy điện, xưởng tư nhân, bệnh viện trường dạy học, việc khai thác mỏ việc vận hành khai thác mõ dẫn đến rác thải có chứa phóng xạ thường uranium thorium 32 sản phẩm phân rã Như thảo luận trên, có đan xen đáng quan tâm việc phân biệt đánh giá liệu nhờ việc quan tâm cần mức để tránh việc tính rác hai lần với mơ tả khác thiếu xác đặc điểm dòng rác thải trình bày 4.1 Chu kỳ nhiên liệu hạt nhân Rác từ chu kỳ nhiên liệu hạt nhân xem bao gồm loại nhiên liệu tạo điện mà để lại cố Định nghĩa nhắm vào mỏ uranium nhà máy khai thác quặng, rác từ việc biến đổi, làm giàu, phương tiện chế tạo nhiên liệu, rác sinh từ việc vận hành nhà máy diện hạt nhân, dùng nhiên liệu hạt nhân, chất thải tử việc loại tạp chất nhà máy điện hạt nhân phương tiện khác chu kỳ nhiên liệu hạt nhân Việc quan tâm đến quản lý chất thải phóng xạ phát triển năm gần đây, việc quan tâm nhiều giúp định rõ chuẩn hóa báo cáo chất thải cần quản lý loại bỏ Đối với phần rác thải xác định có chu kỳ nhiên liệu “mức thấp” báo cáo cách tổng quát từ lò phản ứng hạt nhân với phần lại chu kỳ nhiên liệu xem tạo rác thải công nghiệp Các mỏ uranium nhà máy khai thác quặng xem xét riêng biệt khối lượng lớn lịch sử phát triển quy định khác từ vật liệu khác 4.2 Công nghiệp Các nhà máy công nghiệp tạo rác thải phóng xạ cách trực tiếp, từ việc nghiên cứu cải tiến sản phẩm từ trang thiết bị sử dụng để bảo đảm chất lượng hay kiểm soát quy trình Các quy trình sản xuất gồm có việc vận hành sản xuất dược phẩm hợp chất có dán nhãn đồng vị phóng xạ sản phẩm tiêu thụ chẳng hạn cảm biến khói mặt đồng hồ quang Trong số trường hợp, nguồn có niêm phong dùng cho việc chụp X quang, nhà sản xuất chấp nhận thu hồi xếp loại bỏ sản phẩm khơng hữu dụng với khách hàng 33 Nhà sản xuất có khả phục hồi đồng vị phóng xạ loại bỏ chúng Chất thải bảo vệ trước tiên kết phương tiện trình cần thiết để trì kho vũ khí quốc gia Các hoạt động gây chất thải phóng xạ mức cao từ việc trích uranium plutonium để sử dụng vũ khí họ, vật liệu chứa chất thải siêu uranium có nồng độ lớn 100nCi/g q trình tạo rác thải phóng xạ mức độ thấp việc định dạng vật liệu cố rác thải chẳng hạn việc nén chất thải tạo từ việc vận hành phương tiện sản xuất Chất thải quốc phòng thường xuyên thảo luận loại chất thải riêng biệt phương tiện tạo chúng, quan phủ chịu trách nhiệm quản lý, quy tắc an toàn trọng việc tài trợ quản lý tất riêng biệt khác với rác thương mại Chiến lược quản lý rác ưa chuộng điều thay thường xuyên khác hẳn dành cho rác quốc phòng thương mại khác biệt thể chế Tuy nhiên, khóa luận chất thải phóng xạ quốc phòng thảo luận phần có liên quan tới chất thải phóng xạ có đặc điểm (HLW, LLW, TRU) loại rác riêng biệt 4.3 Viện nghiên cứu (Berlin 1989, Murrav 1989) Chất thải tạo phương tiện y tế hàn lâm tương đồng với (đối với mục đích thiết kế vận hành phương tiện vứt bỏ) hình thức hóa, lý nồng độ đồng vị phóng xạ xem xét với rác thải từ việc nghiên cứu Các trình phát sinh từ việc tạo loại rác gồm có việc chẩn đốn trị liệu y học, đồng vị phóng xạ thường sử dụng qua cách tiêm, hấp thu cấy vào thể bệnh nhân Chẩn trị phóng xạ bao hàm việc sử dụng nhiều nguồn xạ (thường Coban-60) Sự tồn nguồn xạ chức đồng vị bán rã thời điểm chiếu xạ cần thiết để hoàn thành kết chẩn trị Các nhà nghiên cứu y học hàn lâm sử dụng vật liệu phóng xạ tạo rác thải phóng xạ dự án tạo nên nghi vấn chẳng hạn suất trồng, giá trị dinh dưỡng thực phẩm, bệnh ung thư Rác thải y học gồm có xác chết động vật loại rác sinh học khác, tạp chất, 34 chất dịch khác nhau, nguồn phóng xạ bịt kín … Một dạng đặc biệt chất thải lỏng detector nhấp nháy lỏng dùng chất thị nghiên cứu y sinh học kiểm định dược phẩm, việc đo lường phóng xạ Hàng triệu giải pháp sử dụng đo lường phóng xạ, bị vứt bỏ hàng năm Điển hình lượng rác có chứa toluen xylen, với lượng nhỏ tritium cacbon 14 Sự phân hủy bêta chất đồng vị kích hoạt phát xạ dò cảm biến Lượng phóng xạ hàng năm Hoa Kì nhỏ, khoảng 10 Ci năm, chất hóa học nó, thường để lại vấn đề vứt bỏ Trong số trường hợp chất thải lỏng có lượng phóng xạ nhỏ vừa đủ để vứt bỏ đường ống vệ sinh Các bãi rác không chấp nhận đem chôn chât thải lỏng Việc thiêu hủy xem phương pháp loại bỏ tốt Đồng vị phóng xạ sử dụng rộng rãi để làm chất thị chẩn đoán y học technetium-99m, thời gian bán rã Nguồn phát gamma trích từ chất đồng vị bền molypden-99, thời gian bán rã 66 Thời gian bán rã tectium ngắn để giữ lại chất kết tủa hay vật chất nhiễm xạ 35 CHƢƠNG VẬN CHUYỂN CHẤT THẢI PHĨNG XẠ Việc vận chuyển chất thải phóng xạ phải tuân thủ theo các quy định nghiêm ngặt đóng thúng chất thải tra kiểm sát cách gắt gao 5.1 Đóng thùng chất thải phóng xạ Nguyên tắc quản lý mức độ đóng thùng ràng buộc điều lệ soạn thảo thông ước với rủi ro loại vật liệu phóng xạ, liều lượng dạng Vì số vật liệu rác thải đòi hỏi phải có quy định mục đích vận chuyển, khơng có bao bì đóng gói, nhiên, thùng chứa phóng xạ cao, có khả gây tai nạn trầm trọng mà thùng chứa khơng hư hại việc rò rỉ vật liệu, đòi hỏi phải có quy định loại rác thải phóng xạ khác Trước thực quy trình này, khái niệm bao bì đóng gói, định nghĩa điều khoản DOT NRC cần phải làm sáng tỏ Việc đóng thùng bao hàm khái niệm bao bì vật liệu phóng xạ Việc đóng thùng tập hợp khối cần thiết dể bao đảm phù hợp với quy định đóng thùng chất thải Tùy thuộc vào thể loại rác, nồng độ phóng xạ, nhiệt lượng phát phóng xạ, tập hợp bao gồm vật liệu thẩm thấu, việc che chắn phóng xạ, thiết bị làm mát, lớp cách ly, chi tiết liên kết để giảm va chạm, hệ thống dây buộc vào phương tiện vận chuyển Thùng chứa thiết kế loại A loại B, cho vật liệu có độ phóng xạ riêng thấp (LSA) 5.2 Các quy định Nói chung, quy định đòi hỏi thùng chất thải vật liệu phóng xạ sử dụng vận chuyển phải thiết kế cho dễ thao tác an toàn suốt q trình vận chuyển, phải có phương tiện cho việc thao tác tay khối lượng thùng chất thải từ 10-50 kg, phải có khoen móc thùng chât thải để khơng gây lực kéo an tồn cấu trúc thùng khơng bị ảnh hưởng lúc nâng thùng Thiết bị nâng phải tháo trình di chuyển thiết kế với sức mạnh tương đương với khoen móc Hơn nữa, bề mặt bên ngồi thùng, phải khử xạ cách dễ dàng Mỗi đặc điểm thêm vào việc đóng gói thời 36 điểm vận chuyển, khơng phải thành phần việc đóng gói, khơng làm giảm thiểu mức an tồn thùng chứa Thùng chứa vật liệu có độ phóng xạ riêng thấp việc vận chuyển chun biệt khơng cần đánh dấu dán nhãn 5.3 Đóng gói chất thải phóng xạ mức thấp Bảng phân loại ISA áp dụng cho vận chuyển vật liệu xem có mức rủi ro thấp, đòi hỏi việc đóng gói yêu cầu vận chuyển không gắt gao Rác thải LSA gồm có rác thải rắn từ chu trình nhiên liệu, cơng nghiệp từ nguồn viện nghiên cứu, mật độ nước nặng khơng vượt q 5mCi/ml, vật có bề mặt nhiễm xạ khơng vượt q 100nCi/cm2 vùng có diện tích 1m2 riêng vật liệu phóng xạ mức thấp quặng urani thori Việc vận chuyển vật liệu LSA xem “sử dụng độc quyền” cần đóng gói cách kỹ lưỡng Việc mang lại cho phương tiện vận chuyển quyền tự chọn lựa nhiêu loại đóng gói đa dạng khác gồm có thùng ván ép, thùng thép, thùng kim loại, thùng bêtơng Thoạt đầu có nhiều quan tâm lãnh vực kinh tế nên loại đóng gói tốn thường xun thiết kế để tái dử dụng có khả nhiễm bẩn mặt chẳng hạn lớp bọc bên thùng chứa hình ống lấy từ hầm tàu điểm chôn rác Tiếp theo việc dùng bao bì cho việc đóng gói LLW đóng gói loại A Đóng gói loại A gồm có rác chứa hai hạng mức đồng vị phóng xạ, “A1” “A2” Hạng mức đồng vị phóng xạ A1 hạng mức phóng xạ cho vật liệu có hình dạng đặc biệt chủ yếu khơng tan biến gỡ bỏ thùng chứa, hạng mức đồng vị phóng xạ A2 hạng mức phóng xạ dạng bình thường vốn dễ tan biến (ví dụ khí, chất lỏng hay bột) Đóng gói dạng A phải đáp ứng việc phán tán phóng xạ cụ thể, thùng chứa, giới hạn che chắn điều kiện vận chuyển bình thường Rác thải dạng A bao gồm dạng khác khử nước bể lọc nhựa, vật liệu cứng chiếu xạ, vật che chắn nhiễm xạ cao Đóng gói dạng A bao gồm loạt thùng chứa hình trụ, thùng phuy làm thép 207.9 lít Đóng gói dạng A thiết kế để trì việc vận chuyển điều kiện bình thường Đóng gói dạng A dùng để chứa khối lượng vật liệu dạng A Những thùng 37 chứa phương tiện vận chuyển chọn lọc mà khơng có thỏa thuận theo quy định cụ thể Đóng gói dạng A thể loại B thiết kế để trì điều kiện bình thường vận chuyển điều kiện thử nghiệm cố lý thuyết Thùng chứa loại B có khả chứa khối lượng vật liệu phóng xạ lớn thùng chứa loại A Việc đóng gói dùng điển hình cho nhiên liệu sử dụng LLW có mức hoạt tính cao Thùng chứa loại B có khả chứa khối lượng vật liệu phóng xạ lớn thùng chứa loại A Việc đóng gói dùng điển hình cho nhiên liệu sử dụng LLW có mức hoạt tính cao Những điều kiện thử nghiệm chủ yếu thả tự từ độ cao 30 ft xuống bề mặt cứng, phơi bày môi trường nhiệt độ 800oC 30 phút đem nhúng nước độ sâu 5m Nếu thùng chứa thiết kế để chứa vật liệu phân hạch urani làm giàu, pluto hay U-233, phải có khả không thấm nước độ sâu 3ft phải chứng minh Thùng chứa loại B sử dụng để vận chuyển LLW có hoạt tính cao, lên đến 3.000 lần khối lượng A1, 3.000 lần khối lượng A2 hay độ phóng xạ mức tối đa 30.000 Ci Các loại thùng chứa loại B khác thiết kế đặc biệt để vận chuyển chất thải phóng xạ gồm có thùng bọc chì tích 56,7 – 207,9 lít Thiết kế thùng chứa hình trụ phổ biến thùng Vandenberg có khả chứa từ 11,334 – 207,9 lít Bên cạnh, thùng chứa để vận chuyển, người ta phát triển thùng chứa kho bãi để sử dụng cho phương tiện hạt nhân Các thùng chứa kho bãi sản xuất công ty khí ATCOR, thùng chứa sử dụng với mục đích làm kho bãi che chắn người ta đặt lót kim loại cacbon cứng Việc che chắn cung cấp OSSC cho phép gia cơng lưu trữ tạm thời nhóm hoạt độ cao B C Việc sử dụng OSSC tránh chi phí bốc dỡ vận chuyển thùng phuy cho phép khối lượng rác thải đóng thùng gia tăng tối đa thời gian dài 5.4 Đóng gói nhiên liệu sử dụng (Berlin 1989) Thùng chứa dạng B, thường nhắc đến thùng phuy để vận chuyển, sử dụng để vận chuyển lượng nhiên liệu hạn chế qua sử dụng Hoa Kỳ Vì yếu tố sử dụng thấp, với chi phí cao phát triển thùng chứa dạng này, khơng 38 có nhiều thùng chứa dạng thích hợp Các loại thùng chứa nói chung có đặc điểm phổ biến Các thùng phân loại kích cỡ nói hai loại vận chuyển xe tải xe lửa, tái sử dụng, có bình chứa hình trụ, trang bị với vật cản chấn động để làm giảm xóc có va đập, gồm hai lớp chắn phóng xạ (một cho xạ gama cho xạ nơtron), có đặc điểm phân rã tán xạ nhiệt từ tập hợp nhiên liệu, thiết kế để chứa nhiên liệu diễn tiến cố Các thùng phuy vận chuyển xe tải gồm có kích cỡ: trọng tải hợp pháp cho xe tải (LWT) thùng phuy có khối lượng khoảng 25 với tập hợp nhiên liệu PWR BWR, tải (OWT) thùng phuy có khối lượng 40 Thùng phuy vận chuyển đường sắt phân hạng tải trọng, với đường sắt nhỏ thùng chứa có khối lượng khoảng 75 với tập hợp nhiên liệu PWR hay 18 BWR, thùng nặng 100 chứa tập hợp nhiên liệu khoảng 12 PWR hay 32 BWR Hậu thiếu hụt chỗ chứa nhiên liệu sử dụng nhiều nhà máy điện hạt nhân, khái niệm đạt làm gia tăng ý việc dùng thùng phuy để cung ứng hai bãi chứa ngắn hạn khả vận chuyển theo yêu cầu Hình 5.1 Thùng phuy chứa chất thải phóng xạ 39 Ghi nhận điều này, có nhiều thùng chứa phát triển cho bãi chứa nhiên liệu sử dụng với đặc điểm cho phép sử dụng vận chuyển sau Các loại thùng chứa nói chung cung cấp dung lượng lớn, với che chắn cải thiện có khả chống nhiệt cao 5.5 Sự vận chuyển chất thải phóng xạ Dựa vào lò phát điện nguyên tử hạt nhân gây sản sinh to lớn vật liệu rác thải phóng xạ Đã có nhiều tăng cường kiểm sốt chuẩn mực nghiêm ngặt nước thải bên lỏ phản ứng sản sinh nhiều loại rác thải.Những nhà máy điện cũ có nhiều rò rỉ thiết bị nồi hơi, thiết bị làm nguội nắp … làm gia tăng lượng phóng xạ phán tán từ rác Độ phóng xạ riêng chất thải phát từ lò phản ứng khơng đồng Hình 5.2 Thng vận chuyển chất thải phĩng xạ Mỹ Trong 90% lượng chất thải có 10% có hoạt tính phóng xạ Và ngược lại 10% khối lượng có đến 90% có hoạt tính phóng xạ Điều dẫn đến nhiều 40 khái niệm khối lượng rác giảm số 90% khối lượng có 10% hoạt tính phóng xạ Hiển nhiên, việc giảm thiểu khối lượng làm giảm lò thiêu rác bãi rác làm giảm chi phí vận chuyển Các phí tổn phương tiện vận chuyển rác khơng dựa khối lượng mà dựa độ hoạt độ phóng xạ Vì cần thiết phải có biện pháp phòng ngừa đặc biệt việc sử lý rác thải có liên quan đến độ phóng xạ riêng mức cao việc tối ưu hóa khối lượng mức độ xạ tiết kiệm Các quy định Hoa Kỳ quốc tế đòi hỏi ngành cơng nghiệp phải đặc cố định số vật liệu rác thãi dạng lỏng mà trước khử nước hay đóng thùng Những vật liệu chất thải khơng hợp chuẩn đánh giá tốt sử lý dựa trường hợp Tuy nhiên, trước nỗ lực gia tăng việc giảm nhẹ xử lý thiết bị bãi rác đưa đến kết giảm chi phí việc loại bỏ chất thải Việc tư vấn với người vận hành phương tiện loại bỏ rác có liên quan đến che chắn việc cấp phép vận hành đặc biệt dẫn tới chuyển giao vật liệu nhẹ nhàng tốn 5.6 Việc tra Các tiến trình điển hình phương tiện vận chuyển rác thải : Thanh tra thùng để tìm dấu vết hư hỏng nhìn thấy mắt thường Đặt thùng vỉ trạm lên thùng lấy vật liệu thải Tất rác thải dạng lỏng phải cố định để đóng kín thùng Đặt nắp với vòng đệm kín thùng Bảo đảm nắp thùng phải khớp với Bắt bulông lên thùng Bulông phải ăn khớp với nắp vành thùng Siết chặt bulông, gắn đai ốc vặn chặt Dán nhãn phù hợp lên thùng Cân thùng ghi lại khối lượng lên nhãn vừa dán thùng Thực kiểm tra xạ nhiễm xạ bề mặt thùng để kiểm nhận mức độ xạ bề mặt khơng vượt q 200mR/h Xác định mức phóng xạ thùng chứa 41 10 Sử dụng xe nâng, di chuyển lúc đệm thùng đến chỗ lưu trữ tạm thời ghi lại vị trí thùng Hình 5.3 Bi chứa chất thải phĩng xạ Hanford, Mỹ 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua khóa luận tốt nghiệp tơi trình bày tổng quan lò phản ứng hạt nhân số vấn đề quản lý chất thải phóng xạ Trong chương tơi trình bày cách tổng quan lò phản ứng hạt nhân bao gồm cấu tạo chung lò phản ứng hạt nhân, nguyên lý hoạt động cách phân loại lò phản ứng hạt nhân Trong chương hai, giới thiệu tổng quan chất thải phóng xạ bao gồm định nghĩa, chất mục tiêu việc quản lý chất thải phóng xạ Trong chương ba tơi trình bày tiêu chuẩn hóa chất thải phóng xạ từ đưa định nghĩa ba loại chất thải phóng xạ: dạng rắn, lỏng khí Đồng thời chương bốn tơi tìm hiểu nguồn gốc dạng chất thải phóng xạ Trong chương năm tơi trình bày nguyên tắc quy định vận chuyển chất thải phóng xạ Khóa luận chắn chưa thể hoàn thiện nghiên cứu chất thải phóng xạ lĩnh vực hồn tồn Việt Nam chưa thể trình bày cách đầy đủ khn khổ khố luận tốt nghiệp đại học Tuy nhiên, qua khoá luận tơi thu nhiều kiến thức bổ ích Chúng hy vọng đề tài nhiều quan tâm 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Ngơ Quang Huy (1995), “Vật lý lị phản ứng hạt nhn”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [2] Lubomir Zikovsky (1997), “Radioactive waste management”, Nuclear Engineering Institute of Montreal, Canada [3] Source: International Atomic Energy Agency ... VỀ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 2.1 Định nghĩa tổng quát chất thải phóng xạ Bất vật liệu khơng hữu dụng mà chứa đồng vị phóng xạ định nghĩa chất thải phóng xạ Một chất phóng xạ phát lượng hình thức xạ. .. tổng quan chất thải phóng xạ Chương ba trình bày phân loại dạng chất thải phóng xạ Chương bốn trình bày nguồn chất thải phóng xạ Chương năm trình bày việc vận chuyển chất thải phóng xạ 7 CHƢƠNG... 3.1 Chất thải phóng thải dạng rắn 29 Hình 3.2 Chất thải phóng thải dạng lỏng 32 Hình 5.1 Thùng phuy chứa chất thải phóng xạ 44 Hình 5.2 Thùng vận chuyển chất thải phóng xạtại