Các quy định đòi hỏi mỗi thùng chất thải vật liệu phóng xạ sử dụng trong vận chuyển phải được thiết kế sao cho dễ thao tác và an toàn trong suốt quá trình vận chuyển, phải có phương tiện cho việc thao tác bằng tay nếu khối lượng của thùng chất thải từ 10 – 50 kg, và phải có khoen móc trên thùng chất thải để không gây ra lực kéo mất an toàn trên cấu trúc thùng và không bị ảnh hưởng trong lúc nâng thùng. Thiết bị nâng phải được tháo ra trong quá trình di chuyển và được thiết kế với một sức mạnh tương đương với khoen móc. Hơn nữa, bề mặt bên ngoài thùng, phải được khử xạ một cách dễ dàng. Mỗi đặc điểm thêm vào trong việc đóng gói ở thời điểm vận chuyển, không phải thành phần của việc đóng gói, không được làm giảm thiểu mức an toàn của thùng chứa. Thùng chứa vật liệu có độ phóng xạ riêng thấp và việc vận chuyển chuyên biệt thì không cần đánh dấu và dán nhãn.
Các quy định về an toàn khi vận chuyển chất phóng xạ gồm:
Thiết lập các mức miễn trừ, dưới mức đó vật liệu được coi là không gây nguy hiểm phóng xạ và có thể vận chuyển bình thường.
Thiết lập các giá trị hoạt độ để hướng dẫn về số lượng và loại vật liệu có thể vận chuyển.
Thiết lập các giới hạn về hoạt độ chất phóng xạ trong các kiện hàng chuyên chở.
Thiết lập các yêu cầu về kiện hàng và kiểm tra kiện hàng.
Thiết lập các loại, nhãn hiệu và hồ sơ các kiện hàng.
5.2. ĐÓNG THÙNG CHẤT THẢI PHÓNG XẠ
Việc đóng thùng là tập hợp của những khối cần thiết để bảo đảm phù hợp với những quy định đóng thùng chất thải. Tùy thuộc vào thể loại rác, nồng độ phóng xạ, nhiệt lượng và sự phát phóng xạ, tập hợp này bao gồm các vật liệu thẩm thấu, việc che chắn phóng xạ, các thiết bị làm mát, lớp cách ly, các chi tiết liên kết để giảm sự va chạm, hệ thống dây buộc vào phương tiện vận chuyển. Thùng chứa được thiết kế như loại A và loại B, hoặc cho vật liệu có độ phóng xạ riêng thấp (LSA).
Các thùng chứa loại A được dùng làm phương tiện an toàn và tiết kiệm để vận chuyển lượng chất phóng xạ không lớn nhưng có giá trị, chẳng hạn như dược chất phóng xạ. Các
thùng loại A chứa các chất phóng xạ với hoạt độ không lớn hơn A1 đối với chất phóng xạ dạng đặc biệt và không lớn hơn A2 đối với chất phóng xạ dạng bình thường. Các thùng chứa này được thiết kế có độ kín và che chắn phù hợp với điều kiện vận chuyển bình thường, kể cả việc sơ suất làm rơi từ trên xe xuống, bị va chạm trong lúc thao tác, chịu các điều kiện thời tiết khác nhau, chịu đánh xuyên bởi vật nhọn và chịu đựng được sức nặng của các thùng chứa khác chồng lên trên. Khi xảy ra các sự cố nghiêm trọng, các thùng chứa này có thể bị vỡ làm mất một số chất phóng xạ và lớp che chắn có thể bị vỡ.
Các thùng chứa loại B được dùng để vận chuyển các chất phóng xạ vượt quá giới hạn của loại A. Tuy nhiên các thùng chứa loại B được thiết kế sao cho khi xảy ra sự cố nghiêm trọng chúng vẫn giữ được độ kín và che chắn như cũ. Vì vậy các thùng chứa loại B phải chắc chắn hơn loại A và có nhiều phương án thiết kế.
Cũng như các thùng chứa loại A, các thùng chứa loại B cũng có các giới hạn về hoạt độ các chất phóng xạ bên trong nhưng hầu như không cố định, trừ trường hợp vận chuyển hàng không, mà phụ thuộc vào khả năng thùng chứa chịu đựng được mức độ nào khi xảy ra sự cố.
Vì vậy mỗi thùng chứa phải được tiến hành một số thử nghiệm về độ che chắn, nhiệt độ, áp suất và ăn mòn để có thể xác định giới hạn về hoạt độ phóng xạ.
Để đảm bảo rằng các giới hạn hoạt độ được lập hồ sơ và lưu giữ cần phải xuất trình báo cáo an toàn cho các cơ quan quản lí để duyệt y trước khi vận chuyển. Các cơ quan quản lí cấp giấy chứng nhận duyệt y trong đó ghi rõ các giới hạn hoạt độ của các thùng chứa.
5.3. ĐÓNG GÓI CHẤT THẢI PHÓNG XẠ MỨC THẤP
Bảng phân loại ISA áp dụng cho vận chuyển vật liệu được xem như có mức rủi ro thấp, do đó đòi hỏi việc đóng gói và các yêu cầu trong vận chuyển là không gắt gao. Rác thải LSA gồm có rác thải rắn từ chu trình nhiên liệu, trong công nghiệp và từ các nguồn của các viện nghiên cứu, mật độ nước nặng không vượt quá 5mCi/ml, các vật có bề mặt nhiễm xạ không vượt quá 100nCi/cm2 đối với vùng có diện tích 1m2 và riêng các vật liệu phóng xạ mức thấp như quặng urani và Thori. Việc vận chuyển vật liệu LSA được xem như là sử dụng độc quyền chỉ cần đóng gói một cách kỹ lưỡng. Việc này mang lại cho phương tiện vận chuyển quyền tự do chọn lựa giữa rất nhiều loại đóng gói đa dạng khác nhau gồm có thùng ván ép, thùng thép, thùng kim loại, thùng bêtông. Thoạt đầu vì có nhiều sự quan tâm về lĩnh vực kinh tế nên các loại đóng gói này thì tốn kém và thường xuyên dược thiết kế để tái sử dụng
và có khả năng nhiễm bẩn ở mặt trong chẳng hạn như lớp bọc bên trong và thùng chứa hình ống được lấy ra từ hầm tàu tại điểm chôn rác. Tiếp theo là việc dùng bao bì cho việc đóng gói LLW chính là đóng gói loại A. Đóng gói loại A có thể gồm có rác chứa hai hạng mức đồng vị phóng xạ, “A1”,”A2”. Hạng mức đồng vị phóng xạ A1 là hạng mức phóng xạ cho các vật liệu có hình dạng đặc biệt chủ yếu là không tan biến nếu gỡ bỏ thùng chứa, hạng mức đồng vị phóng xạ A2 là hạng mức đồng vị phóng xạ đối với dạng bình thường vốn dễ tan biến (ví dụ như khí, chất lỏng hay bột). Đóng gói loại A phải đáp ứng được việc phát tán phóng xạ cụ thể, thùng chứa, và giới hạn che chắn trong điều kiện vận chuyển bình thường.
Rác thải dạng A bao gồm các dạng khác nhau như khi khử nước bằng bể lọc nhựa, vật liệu cứng được chiếu xạ, và vật che chắn nhiễm xạ cao. Đóng gói dạng A bao gồm một loạt các thùng chứa hình trụ, thùng phuy làm bằng thép 207.9 lít.
Đóng gói loại A được thiết kế để duy trì việc vận chuyển trong diều kiện bình thường.
Đóng gói loại A dùng để chứa khối lượng các vật liệu dạng A. Những thùng chứa này được các phương tiện vận chuyển chọn lọc mà không có sự thỏa thuận theo quy định cụ thể. Đóng gói dạng A thể loại B được thiết kế để duy trì cả hai điều kiện bình thường trong vận chuyển và điều kiện thử nghiệm sự cố lý thuyết.
Thùng chứa loại B có khả năng chứa khối lượng vật liệu phóng xạ lớn hơn thùng chứa loại A. Việc đóng gói được dùng điển hình cho nhiên liệu đã sử dụng và LLW có mức hoạt tính cao. Những điều kiện thử nghiệm chủ yếu là thả tự do từ độ cao 30ft xuống bề mặt cứng, phơi bày trong môi trường nhiệt độ 800oC ít nhất là 30 phút và đem đi nhúng nước 8 giờ ở độ sâu 5m.
Nếu thùng chứa được thiết kế để chứa những vật liệu phân hạch như urani được làm giàu, pluto hay U-233, thì phải có khả năng không thấm nước ở độ sâu 3ft và phải được chứng minh trong 8 giờ. Thùng chứa loại B được 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 là 30.000 Ci. Các loại thùng chứa loại B khác được thiết kế đặc biệt để vận chuyển chất thải phóng xạ gồm có các thùng đã được bọc chì có thể tích 56.7 – 207.9 lít. Thiết kế thùng chứa hình trụ phổ biến là thùng Vandenberg có khả năng chứa từ 11.334 – 207.9 lít. Bên cạnh, các thùng chứa để vận chuyển, thì người ta còn phát triển các thùng chứa tại kho bãi để sử dụng cho các phương tiện hạt nhân. Các thùng chứa tại kho bãi được sản xuất bởi công ty cơ khí
ATCOR, các thùng chứa này được sử dụng với mục đích làm cho bãi che chắn trong đó thì người ta đặt các tấm lót bằng kim loại cacbon cứng. Việc che chắn này được cung cấp bởi OSSC cho phép gia công và lưu trữ tạm thời nhóm hoạt độ cao B và C. Việc sử dụng OSSC tránh được chi phí bốc dỡ khi vận chuyển thùng phuy và cho phép một khối lượng rác thải đóng thùng gia tăng tối đa trong một thời gian dài.
5.4. ĐÓNG GÓI NHIÊN LIỆU ĐÃ SỬ DỤNG
Thùng chứa dạng B, thường được nhắc đến như thùng phuy để vận chuyển, xử dụng để vận chuyển lượng nhiên liệu hạn chế đã qua sử dụng tại Hoa Kỳ. Vì yếu tố sử dụng còn thấp, và với chi phí cao trong phát triển các thùng chứa dạng này, và không có nhiều thùng chứa dạng này thích hợp. Các loại thùng chứa này nói chung là có đặc điểm phổ biến. Các thùng này được phân loại bằng kích cỡ khi nói về cả hai loại vận chuyển bằng xe tải, xe lửa, đều được tái sử dụng, đều có bình chứa hình trụ , được trang bị với những vật cản chấn động để làm giảm xốc khi có va đập, gồm hai lớp chắn phóng xạ ( một cho bức xạ gamma và một cho bức xạ notron), có các đặc điểm phân rã tán xạ nhiệt từ sự tập hợp nhiên liệu, và được thiết kế để chứa nhiên liệu dưới bất kỳ một diễn tiến sự cố nào. Các thùng phuy dược vận chuyển bằng xe tải gồm có hai kích cỡ: trọng tải hợp pháp cho xe tải (LWT) các thùng phuy có khối lượng khoảng 25 tấn cùng với một tập hợp nhiên liệu 1 PWR hoặc là 2 BWR, và quá tải (OWT) các thùng phuy có khối lượng 40 tấn.
Thùng phuy vận chuyển bằng đường sắt cũng được phân dạng bằng tải trọng, với đường sắt nhỏ thùng chứa có khối lượng khoảng 75 tấn với tập hợp nhiên liệu 7 PWR hay 18 BWR, và thùng nặng nhất là hơn 100 tấn thì chứa một tập hợp nhiên liệu khoảng 12 PWR hay 32 BWR. Hậu quả là thiếu hụt chỗ chứa nhiên liệu sử dụng tại nhiều nhà máy điện hạt nhân, khái niệm đạt được làm gia tăng sự chú ý trong việc dùng thùng phuy để cung ứng hai bãi chứa ngắn hạn và khả năng vận chuyển theo yêu cầu.
Ghi nhận đều này, có nhiều thùng chứa đang được phát triển cho bãi chứa nhiên liệu sử dụng với các đặc điểm cho phép sử dụng trong vận chuyển sau này. Các loại thùng chứa này nói chung cung cấp dung lượng rất lớn, với sự che chắn được cải thiện và có khả năng chống nhiệt cao hơn.
5.5. SỰ VẬN CHUYỂN CHẤT THẢI PHÓNG XẠ
Dựa vào lò phát điện nguyên tử hạt nhân đã gây ra sự sản sinh to lớn về vật liệu rác thải phóng xạ. Đã có nhiều tăng cường về kiểm soát và các chuẩn mực nghiêm ngặt về nước thải bên trong lò phản ứng đã sản sinh ra nhiều loại rác thải. Những nhà máy điện cũ thì có nhiều rò rỉ về thiết bị như nồi hơi, các thiết bị làm nguội và nắp hơi … làm gia tăng lượng phóng xạ phát tán từ rác. Độ phóng xạ riêng của chất thải phát từ lò phản ứng thì không đồng nhất.
Trong 90% lượng chất thải thì chỉ có 10% có hoạt tính phóng xạ. Và ngược lại trong 10% khối lượng thì có đến 90% có hoạt tính phóng xạ. Điều này dẫn đến nhiều khái niệm về khối lượng rác giảm trong số 90% khối lượng có 10% hoạt tính phóng xạ.
Hiển nhiên, việc giảm thiểu khối lượng sẽ làm giảm các lò thiêu rác hoặc các bãi rác và cũng làm giảm chi phí vận chuyển. Các phí tổn về các phương tiện vận chuyển rác không chỉ dựa trên khối lượng mà còn dựa trên độ hoạt độ phóng xạ. Vì sự cần thiết phải có các biện pháp phòng ngừa đặc biệt trong việc xử lí rác thải có liên quan đến độ phóng xạ riêng ở mức cao việc tối ưu hóa khối lượng và mức độ bức xạ có thể rất tiết kiệm. Các quy định của Hoa Kỳ và quốc tế đòi hỏi nghành công nghiệp này phải cô đặc và cố định một số vật liệu rác thải dạng lỏng mà trước đây đã từng được khử nước hay đóng thùng. Những vật liệu chất thải này là không hợp chuẩn và được đánh giá tốt và xử lí dựa trên cơ bản từng trường hợp.
Tuy nhiên, cũng như trước đây các nỗ lực gia tăng việc giảm nhẹ trong xử lí các thiết bị tại các bãi rác sẽ đưa đến kết quả là giảm chi phí trong việc loại bỏ chất thải. Việc tư vấn với người vận hành phương tiện loại bỏ rác có liên quan đến che chắn và việc cấp phép vận hành đặc biệt này có thể dẫn tới một sự chuyển giao vật liệu nhẹ nhàng và ít tốn kém hơn.
5.6. VIỆC THANH TRA
Các tiến trình điển hình của phương tiện vận chuyển rác thải:
1. Thanh tra mỗi thùng để tìm dấu vết hư hỏng nhìn thấy bằng mắt thường.
2. Đặt thùng trên các tấm vỉ ở trạm lên thùng và lấy các vật liệu thải. Tất cả các rác thải dạng lỏng phải được cố định để đóng kín thùng.
3. Đặt nắp với vòng đệm kín trên thùng. Bảo đảm rằng nắp và thùng phải khớp với nhau.
4. Bắt bulông lên thùng. Bulông phải ăn khớp với nắp và vành của thùng.
5. Siết chặt bulông, gắn đai ốc và vặn chặt.
6. Dán nhãn phù hợp lên thùng.
7. Cân thùng và ghi lại khối lượng lên nhãn vừa dán lên thùng.
8. Thực hiện kiểm tra sự bức xạ và nhiễm xạ ở bề mặt ngoài của thùng để kiểm nhận rằng mức độ bức xạ trên bề mặt ngoài không vượt quá 200mrem/giờ.
9. Xác định mức phóng xạ của thùng chứa.
10. Sử dụng xe nâng , di chuyển cùng lúc tấm đệm và thùng đến chỗ lưu trữ tạm thời và ghi lại vị trí của thùng.
5.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỰ AN TOÀN
Nguyên tắc cơ bản về an toàn bức xạ khi vận chuyển chất thải phóng xạ là phải bảo vệ con người và môi trường không bị ảnh hưởng bởi các sự cố do việc vận chuyển gây nên.
Muốn vậy phải áp dụng các biện pháp kiểm tra nghiêm ngặt trong bảo quản và vận chuyển chất phóng xạ. Có 4 phương pháp sau đây:
Độ kín của bao bì (Containment): Hệ bao bì chất phóng xạ bảo đảm không để chất phóng xạ lọt ra ngoài.
Suất liều bên ngoài kiện hàng (External dose rate): Phải thiết kế bao bì sao cho suất liều bên ngoài kiện hàng bảo đảm mức độ cho phép về suất liều bức xạ, có nhãn hiệu ghi rõ trên mặt kiện hàng và đo đạc kiểm tra suất liều đã ghi đó.
Nhiệt độ của kiện hàng (Temperature): Cần phải kiểm tra nhiệt độ bề mặt cực đại của kiện hàng và có bản hướng dẫn sắp xếp hàng khi vận chuyển để hàng không bị hư hỏng do quá nóng.
Vật liệu phân hạch (Fissile material): Cần phải thiết kế kiện hàng chở vật liệu phân hạch sao cho nó không đạt trạng thái tới hạn, nghĩa là không tạo nên phản ứng phân hạch dây truyền tự duy trì.
Chương 6: XỬ LÍ CÁC CHẤT THẢI PHÓNG XẠ